2010. Mekaanisen puunjalostuksen mittausten nykytila ja ... - Oske
2010. Mekaanisen puunjalostuksen mittausten nykytila ja ... - Oske
2010. Mekaanisen puunjalostuksen mittausten nykytila ja ... - Oske
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Mekaanisen</strong> <strong>puun<strong>ja</strong>lostuksen</strong> <strong>mittausten</strong><br />
<strong>nykytila</strong> <strong>ja</strong> tulevaisuuden näkymät<br />
Petri Österberg, Measurepolis Development Oy<br />
Raportti 1/2010<br />
MEASUREPOLIS DEVELOPMENT OY | Kehräämöntie 7 | PL 103 | 87400 KAJAANI<br />
www.measurepolis.fi
<strong>Mekaanisen</strong> <strong>puun<strong>ja</strong>lostuksen</strong> <strong>mittausten</strong><br />
<strong>nykytila</strong> <strong>ja</strong> tulevaisuuden näkymät<br />
Petri Österberg, Measurepolis Development Oy<br />
Raportti 1/2010<br />
Ka<strong>ja</strong>ani, 11.3.2010
Sisällysluettelo<br />
________________________________________________________________________<br />
Sisällysluettelo<br />
1 Johdanto ....................................................................................................... - 7 -<br />
2 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet ........................................... - 10 -<br />
2.1 Nykyiset mittaukset ............................................................................................ - 10 -<br />
2.1.1 Hakkuukonemittaus ..................................................................................... - 10 -<br />
2.1.2 Pinomittaus, autokuormamittaus.................................................................. - 11 -<br />
2.1.3 Pyöreän puun mittaukset .............................................................................. - 11 -<br />
2.1.4 Pelkan mittaus .............................................................................................. - 12 -<br />
2.1.5 Sahatavaran mittaukset ................................................................................ - 12 -<br />
2.1.6 Sahatavara<strong>ja</strong>losteen mittaukset .................................................................... - 14 -<br />
2.1.7 Mittaukset vanerin valmistuksessa .............................................................. - 14 -<br />
2.2 Mittausten kehitystarpeet .................................................................................... - 14 -<br />
2.2.1 Nykyisin määritettävien piirteiden <strong>ja</strong> ominaisuuksien mittauksen parantaminen<br />
tai automatisointi ................................................................................................... - 15 -<br />
2.2.2 Uusien piirteiden <strong>ja</strong> ominaisuuksien mittaaminen ....................................... - 16 -<br />
2.2.3 Edullisempien korvaavien laitteiden kehittäminen jo olemassa olevien<br />
<strong>mittausten</strong> tilalle .................................................................................................... - 19 -<br />
3 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat ..................................... - 21 -<br />
3.1 Nykyisin käytössä olevat teknologiat ................................................................. - 21 -<br />
3.1.1 Käsin tai ihmissilmiin tehtävät mittaukset <strong>ja</strong> arvioinnit .............................. - 21 -<br />
3.1.1 Mekaaniset mittaukset ................................................................................. - 23 -<br />
3.1.2 Laseriin perustuvat mittaukset ..................................................................... - 24 -<br />
3.1.3 Näkyvän valon alueen kameroihin perustuvat järjestelmät ......................... - 25 -<br />
3.1.4 Röntgensäteilyyn perustuvat mittalaitteet .................................................... - 26 -<br />
3.1.5 Mikroaaltoihin perustuvat mittalaitteet ........................................................ - 27 -<br />
3.1.6 Akustisiin menetelmiin perustuvat mittalaitteet .......................................... - 27 -<br />
3.1.7 Sähköisiin menetelmiin perustuvat mittaukset ............................................ - 27 -<br />
3.1.8 Muut menetelmät ......................................................................................... - 28 -<br />
3.2 Tulevaisuudessa mahdollisesti käytettävät teknologiat ...................................... - 28 -<br />
3.2.1 Nykymenetelmien kehittyminen .................................................................. - 28 -<br />
3.2.2 Muut etäisyysmittaukseen perustuvat tilavuusmittaukset ............................ - 29 -<br />
3.2.3 Laserpisteen sironta <strong>ja</strong> dynamic speckle ...................................................... - 30 -<br />
3.2.4 Lämpökuvaus ............................................................................................... - 30 -<br />
3.2.5 Spektrikuvaus tai kapean spektrikaistan käyttö ........................................... - 31 -<br />
3.2.6 Fluoresenssi, fosforenssi <strong>ja</strong> valon polarisaatio ............................................. - 31 -<br />
3.2.7 Läpivalaisu NIR/VIS valon alueella ............................................................ - 32 -<br />
3.2.8 NMR <strong>ja</strong> MRI teknologia .............................................................................. - 32 -<br />
3.2.9 Neutronimenetelmä ...................................................................................... - 32 -<br />
3.2.10. Betasäteily <strong>ja</strong> gammasäteily ...................................................................... - 33 -<br />
3.2.11 Terahertsikuvantaminen ............................................................................. - 33 -<br />
3.2.12 Etäisyyden mittaus interferenssikuvion avulla .......................................... - 34 -<br />
3.2.13 Impedanssispektroskopia ........................................................................... - 34 -<br />
- 5 -
Sisällysluettelo<br />
________________________________________________________________________<br />
3.2.14 Muut tomografiamenetelmät ...................................................................... - 34 -<br />
4 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t ........................ - 36 -<br />
4.1 Yritykset .............................................................................................................. - 36 -<br />
4.1.1 Suomalaiset yritykset ................................................................................... - 37 -<br />
4.1.2 Ulkomaalaiset yritykset ............................................................................... - 42 -<br />
4.2 Tutkimuslaitokset ................................................................................................ - 47 -<br />
4.2.1 Suomalaiset tutkimuslaitokset ..................................................................... - 48 -<br />
4.2.2 Ulkomaalaiset tutkimuslaitokset .................................................................. - 50 -<br />
5 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologioiden kehityshankkeet ..... - 52 -<br />
6 Johtopäätökset <strong>ja</strong> yhteenveto ..................................................................... - 54 -<br />
Lähteet ........................................................................................................... - 57 -<br />
- 6 -
Johdanto<br />
________________________________________________________________________<br />
1 Johdanto<br />
Läpi koko puunhankintaketjun puuta arvioidaan <strong>ja</strong> mitataan useaan kertaan <strong>ja</strong> monella eri<br />
tasolla. Puun määrää <strong>ja</strong> laatua arvioidaan taimikkovaiheessa, metsikkönä, leimikkona,<br />
puuna, yksittäisenä runkona, tukkina, kuitupuuna, energiapuuna, kuitupuunippuna,<br />
tukkipinona, pelkkana, sahatavarana, sahatavara<strong>ja</strong>losteena <strong>ja</strong> loppukäyttökohteena, esim.<br />
sisustuksen osana. Monet arviot tehdään silmävaraisesti, mutta pitkälle kehitettyä<br />
mittaustekniikkaa löytyy etenkin puunhankintaketjun loppupäästä. Ensimmäiset arviot<br />
tehdäänkin jo taimikolle: Kuinka taimikon istutus on onnistunut, tai kuinka siemenpuut<br />
ovat onnistuneet käynnistämään metsän uudistumisen. Nykypäivän kehittyneintä<br />
teknologiaa edustanevat suurimmilla sahoilla olevat röntgenlaitteistot, joilla tukit<br />
läpivalaistaan. Suomessa näitä on käytössä hieman toistakymmentä raportin ilmestyessä.<br />
Puutavaran ominaisuuksiin vaikuttavaa <strong>ja</strong> liittyvää tietoa kertyy jo nyt paljon, mutta<br />
kaikkea ei hyödynnetä, <strong>ja</strong> jos hyödynnetään, se tehdään välittömästi mittauksen jälkeen <strong>ja</strong><br />
tämän jälkeen tieto kadotetaan. Esimerkiksi leimikon maantieteellinen si<strong>ja</strong>inti, ilmaston<br />
historiatiedot, harvennushakkuu- sekä lannoitustiedot tuovat jo runsaasti tietoa<br />
puutavaraerän keskimääräisestä laadusta. Nämäkin tiedot jäävät pääsääntöisesti<br />
hyödyntämättä, sillä informaation kuljettaminen puutavaraerän <strong>ja</strong> yksittäisen tukin<br />
mukana on ollut toistaiseksi ongelmallista. Hakkukoneessa mitataan tukkien pituus- <strong>ja</strong><br />
läpimittatieto<strong>ja</strong>, joita käytetään rungon katkonnan optimointiin. Usein hakkukonemittaus<br />
toimii myös maksuperusteena metsänomista<strong>ja</strong>lle. Tämäkin yksittäisen tukin/kuitupuun<br />
mittaustieto hukataan kuljetuksessa <strong>ja</strong> nippukohtainen tieto sahalla tukkilajittelussa tai<br />
kuitupuun vastaanotossa.<br />
Tämä raportti luo katsauksen puutavaran mittaukseen <strong>nykytila</strong>nteeseen <strong>ja</strong> myös<br />
tulevaisuudennäkymiin. Käsittely on mekaanisen metsäteollisuuden näkökulmasta, joten<br />
kemiallisessa metsäteollisuudessa tehtävät mittaukset on ra<strong>ja</strong>ttu käsittelystä ulos.<br />
Yhtymäkohtia kuitupuun mittaukseen kuitenkin on olemassa, silloin kun puu vielä on<br />
pyöreää puuta. Raportissa käydään läpi puutavaran hankintaketjun mittauskohteet, jotka<br />
- 7 -
Johdanto<br />
________________________________________________________________________<br />
vaikuttavat mekaanisessa metsäteollisuudessa puutavaran arvoon. Kuitenkin mittaukset<br />
ennen puun kaatoa on ra<strong>ja</strong>ttu käsittelystä ulos. Hankintaketjun mittauskohteissa mitataan<br />
pääsääntöisesti puutavaran määrää <strong>ja</strong> laatua. Sahateollisuuden, vaneriteollisuuden <strong>ja</strong><br />
<strong>ja</strong>losteteollisuuden mittauskohteet <strong>ja</strong> kehitystarpeet on asetettu etusi<strong>ja</strong>lle. Raportissa on<br />
pyritty selvittämään nykyisin hyödynnettävien <strong>mittausten</strong> lisäksi mittaukset, jotka eivät<br />
vielä toimi kunnolla tai ole riittävällä tasolla. On myös selvitetty, mitä piirteitä <strong>ja</strong><br />
ominaisuuksia haluttaisiin tulevaisuudessa mitata, jotta yksittäisen puun arvoa voitaisiin<br />
lisätä. Raportissa käsitellään puun<strong>ja</strong>lostuslaitosten on-line mittauksia sekä näiden<br />
kehitysmahdollisuuksia. Näytteistystyyppiset mittaukset on ra<strong>ja</strong>ttu ulos käsittelystä.<br />
Monet metsäteollisuudessa aikaisemmin visuaalisesti tehdyt puutavaran arvioinnit tai<br />
muuten ihmisvoimin tehtävät mittaukset, kuten kuitupuun kehysmittaus tai sahatavaran<br />
laatuluokittelu, ovat korvautuneet kuvantavilla mittauksilla. Oikein toimiva mittauslaite<br />
antaa tuloksen, jossa ei ole vaihtelua, toisin kuin ihmisten suorittamien <strong>mittausten</strong> välillä<br />
tai ihmisen oman virkeystilan mukaan. Kuvantamislaitteiden sekä laskentakapasiteetin<br />
huima kasvu on avannut tällä alueella uusia mahdollisuuksia tarkempiin <strong>ja</strong> ennen jopa<br />
mahdottomiin mittauksiin. Niinpä kuvantavat mittaukset ovat vahvasti esillä<br />
tulevaisuuden näkymissä.<br />
Raportissa on käyty läpi puutavaranmittauksen toimi<strong>ja</strong>t: Katsaus alan laitevalmistajiin <strong>ja</strong><br />
heidän markkinoimiinsa laitteisiin <strong>ja</strong> myös tutkimuslaitoksiin. Pääpaino on suomalaisissa<br />
yrityksissä <strong>ja</strong> tutkimuslaitoksissa, sillä esiselvityksen tarkoituksena on käynnistää <strong>ja</strong><br />
edistää mekaanisen metsäteollisuuden tutkimus- <strong>ja</strong> kehitystyötä nimenomaan Suomessa.<br />
Kilpailijoiden tuotteet on myös syytä tuntea, <strong>ja</strong> mikäli Suomesta ei löydy yksittäisen<br />
tutkimuskohteen asiantuntemusta, ei ulkomaisia toimijoita kuitenkaan suljeta pois<br />
tulevaisuuden suunnitelmista. Selvityksessä on pyritty löytämään myös yrityksiä, jotka<br />
ovat toimineet täysin muilla alueilla kuin metsäteollisuudessa, mutta joiden osaamisen<br />
hyödyntämisessä mekaaniseen metsäteollisuuteen näyttäisi olevan potentiaalia.<br />
Esiselvityksen tarkoituksena on selvittää mekaanisen metsäteknologian mittaustekniikan<br />
<strong>nykytila</strong> <strong>ja</strong> kehitystarpeet laa<strong>ja</strong>-alaisten tutkimushankkeiden käynnistämistä<br />
- 8 -
Johdanto<br />
________________________________________________________________________<br />
silmälläpitäen. Ensisi<strong>ja</strong>isesti tutkimushankkeissa mukana olevien toimijoiden on a<strong>ja</strong>teltu<br />
olevan suomalaisia, mutta mikäli osaamista ei kotimaasta löydy, ulkomainenkin<br />
osaaminen on tervetullutta. Raportin lopussa on hahmoteltu selvityksen perusteella<br />
muutamia yleisen tason mittauskohteita tutkimus- <strong>ja</strong> kehityshankkeita silmälläpitäen.<br />
- 9 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
2 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet on <strong>ja</strong>ettu kahteen osaan: 1. Tällä hetkellä<br />
metsäteollisuuslaitoksilla tehtävät <strong>ja</strong> hyödynnettävät mittaukset <strong>ja</strong> 2. mekaanisen<br />
metsäteollisuuden <strong>mittausten</strong> kehitystarpeet, jotka antavat suuntaa tulevaisuuden<br />
mittausteknologioille.<br />
2.1 Nykyiset mittaukset<br />
Metsän arviointia tehdään jo aivan puun kasvun alkuvaiheessa, kun tarkastellaan kuinka<br />
taimikko on lähtenyt kasvuun. Metsän kasvaessa tehdään arvioita harvennus- <strong>ja</strong><br />
lannoitustarpeesta. Kun leimikosta tehdään pystykaupat, arvioidaan metsästä saatava<br />
tukkipuun, kuitupuun <strong>ja</strong> energiapuun määrät. Puutavara mitataan hakkuukoneella<br />
kaadettaessa. Tuotantolaitoksella kuten sahalla, vaneritehtaalla tai kuiduttavassa<br />
teollisuudessa puutavara mitataan myös vastaanotossa <strong>ja</strong> useasti vielä prosessoinnin<br />
aikana. Sahoilla mitataan pyöreätä puuta, pelkkaa, kosteaa sahatavaraa <strong>ja</strong> kuivattua<br />
sahatavaraa. Vaneritehtailla mitataan pyöreää puuta, viilua <strong>ja</strong> valmista levyä.<br />
Puu<strong>ja</strong>losteteollisuudessa löytyy paljon mittauksia tavaran dimensiotarkkuuden <strong>ja</strong> myös<br />
laadun määrittämiseksi.<br />
2.1.1 Hakkuukonemittaus<br />
Nykyään yli 99 % hakkuista tehdään koneellisesti hakkuukonetta käyttäen [50].<br />
Miestyönä moottorisahoin tehtävä metsurihakkuu on lähes kadonnut markkinoilta.<br />
Lähinnä mieshakkuuta tehdään yksityisesti sauna- <strong>ja</strong> takkapuiden hankinnassa, joka ei<br />
tilastoidu mihinkään, eikä näy puumarkkinoilla. Hakkukone mittaa mekaanisesti rungon<br />
läpimittatieto<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> pituutta, sekä optimoi rungon katkonnan näiden tietojen mukaan.<br />
Hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong> arvioi leimikkoa <strong>ja</strong> päättää sen mukaan kaadettavat puut, mikäli<br />
kyse ei ole uudistushakkuusta, jolloin jokainen puu kaadetaan. Kuljetta<strong>ja</strong>n vastuulla on<br />
myös laadun arviointi: Hänen on huomattava laho katkaisupinnassa <strong>ja</strong> arvioitava sen<br />
eteneminen sekä tehtävä päätös seuraavasta katkaisukohdasta. Hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong>n<br />
tulisi huomata myös lengot rungot <strong>ja</strong> katkoa ne siten että yksittäisen tukin lenkous jää<br />
- 10 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
pieneksi. Hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong>n tulee myös tehdä koneensa kontrollimittaus<br />
päivittäin, jossa hän mittaa pituus <strong>ja</strong> läpimittatieto<strong>ja</strong> valituista rungoista käsin <strong>ja</strong> vertaa<br />
niitä hakkuukoneen antamiin mittaustietoihin.<br />
2.1.2 Pinomittaus, autokuormamittaus<br />
Pinomittaus välivarastossa, yleensä tienvarressa, on nykyisin jo harvinainen<br />
mittausmenetelmä, joka kuitenkin toistaiseksi on määritelty hyväksyttäväksi<br />
mittausmenetelmäksi puutavaranmittauslaissa. Pääsääntöisesti pinomitalla mitataan<br />
välivarastossa pinossa olevaa kuitupuuta. Määrämittaista tukkipuuta voidaan myös mitata<br />
välivarastossa, mutta se tehdään mittaamalla yksitellen jokaisen tukin pituus <strong>ja</strong><br />
latvaläpimitta. Puutavara-autossa oleva tukkipuun määrä mitataan punnitsemalla auto<br />
lasteineen sahalle tullessa. Tällä määritetään kuljetusyrittäjän palkkio puun kuljetuksesta.<br />
Kuitupuun mittaus nippuina puutavara-autossa on yleisesti käytössä<br />
vastaanottoterminaaleissa <strong>ja</strong> se perustuu kehystilavuuteen sekä pinon tiiviys <strong>ja</strong> lumisuusarvioihin.<br />
Laatu arvioidaan tavallisesti otantamittauksella.<br />
2.1.3 Pyöreän puun mittaukset<br />
Tukit saapuvat puutavara-autolla sahalaitokselle, jossa ne puretaan tukkien vastaanotossa<br />
vastaanottopöydälle. Kiramo erottelee tukit nipusta, jonka jälkeen yksittäiset tukit<br />
kulkevat metallinpal<strong>ja</strong>stimen läpi, jossa pyritään löytämään sahanteriä vioittavat esineet<br />
kuten naulat, piikkilanka tai ammusten jäänteet. Tämän jälkeen tukin 3D-profiili mukaan<br />
lukien pituus, läpimittatiedot <strong>ja</strong> lenkous mitataan tukkimittarilla. Suurimmilla sahoilla on<br />
3D-profiilimittarin jälkeen tomografialaitteita, jotka antavat tiheyden vaihteluun<br />
perustuvaa tietoa tukin sisärakenteesta, kuten sisälahosta, oksakiehkuroista, kuoresta,<br />
sydän/mantopuuosuudesta <strong>ja</strong> vieraista esineistä. Esimerkiksi puutavara-auton<br />
kuormaimen kouran puuhun painamia kiviä ei metallinpal<strong>ja</strong>stin löydä. Tukkimittari antaa<br />
rungon profiiliin perustuen rungon tilavuuden, joka voi toimia myös maksuperusteena<br />
metsän omista<strong>ja</strong>lle. Tukkimittarin <strong>ja</strong> mahdollisen tomografialaitteiston mittaustulosten<br />
perusteella tukki luokitellaan <strong>ja</strong> lajitellaan omaan lokeroonsa. Kurotta<strong>ja</strong> käy<br />
tyhjentämässä lokeron välivarastoon, josta kukin välivarastoitu <strong>ja</strong> lajiteltu tukkipino<br />
ajetaan sahausohjelman mukaisesti sahan tukkipöydälle. Tukin 3D-profiili <strong>ja</strong> asento<br />
mitataan jälleen tukkimittarilla. Mittaustuloksen perusteella tukit käännetään siten että ne<br />
- 11 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
sahataan latvapää edellä. Tukki myös pyöritetään siten, että lenko on joko ylös tai<br />
alaspäin ennen sahausta.<br />
2.1.4 Pelkan mittaus<br />
Sahalinjo<strong>ja</strong> on toteutettu hyvin erilaisia <strong>ja</strong> seuraavassa on esitetty eräs yleiskuvaus.<br />
Profiloivissa sahalinjoissa tukin pinta tasataan pelkkahakkurilla <strong>ja</strong> pelkkasaha irrottaa<br />
tukista pintalaudat, tai vaihtoehtoisesti tukin sivut poistetaan kokonaan hakettamalla.<br />
Tavallisesti irrotetaan myös sivulaudat joko kiinteinä tai mittaukseen perustuen. Jäljelle<br />
jää kahdelta sivulta tasattu pelkka, joka kaadetaan kyljelleen. Pelkan profiili mitataan<br />
pelkkamittarilla, jolla optimoidaan laudat. Pelkasta sahataan irti toiset sivulaudat. Jäljelle<br />
jäänyt sydäntavara pyritään yleensä <strong>ja</strong>kosahaamaan siten että ydin halkaistaan kahtia.<br />
Tällä pyritään vähentämään kuivattaessa aiheutuvia muotovääristymiä. Profiili<strong>mittausten</strong><br />
määrä sahalin<strong>ja</strong>lla vaihtelee riippuen haketuksen, sahauksen <strong>ja</strong> särmäyksen<br />
toteutusratkaisusta. Jos näitä on yhdistetty samaan koneyksikköön, profiilimittauksia on<br />
vähemmän (Kuva 1, kohdat 6-9).<br />
2.1.5 Sahatavaran mittaukset<br />
Sahauksen jälkeen sahatavaran 3D-profiili mitataan sivulautojen särmäyksen optimointia<br />
varten sekä tuorelaatua arvioidaan lappeelta. Sahatavaran katkaiseminen optimoidaan<br />
mitatun laatutiedon perusteella. Myös dimensiolajittelu tehdään tässä vaiheessa.<br />
Katkaisun jälkeen sahatavara pinotaan rimapaketeiksi kuivausta varten. Kuivauksen<br />
aikana seurataan kuivaamon <strong>ja</strong>/tai sahatavaraerän lämpötilaa <strong>ja</strong> kosteutta, ei kuitenkaan<br />
yksittäisen sahatavaran. Kuivauksen jälkeen sahatavaran keskimääräinen kosteus<br />
mitataan <strong>ja</strong> yksittäiset sahatavarakappaleet laatuluokitellaan muodon <strong>ja</strong> pääsääntöisesti<br />
lappeella <strong>ja</strong> syrjällä näkyvien laatupiirteiden mukaan. Näitä ovat mm. halkeamat,<br />
erilaatuiset oksat, väriviat <strong>ja</strong> pihkataskut. Usein sahatavara myös lujuuslajitellaan <strong>ja</strong><br />
määräpituus tarkistetaan. Viimein sahatavara pakataan pinoihin <strong>ja</strong> suo<strong>ja</strong>taan muovilla<br />
myyntiä varten.<br />
- 12 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
Kuva 1. Puutavaran mittauspaikat sahalaitoksella:<br />
1. Autokuormapunnitus sahalaitoksen portilla<br />
2. Metallinpal<strong>ja</strong>stin (magneettinen)<br />
3. Tukin profiilimittari (laserkolmiomittaus), kuoriosuuden mittaus (lasersironta)<br />
4. Tukkiläpivalaisu (röntgen)<br />
5. Tukin profiilin mittaus tukinkääntöä varten (laser)<br />
6. Tukin profiilin mittaus sivujen haketusta <strong>ja</strong> 1. sivulautojen sahausta varten (laser)<br />
7. Pelkan profiilin mittaus sivujen haketusta <strong>ja</strong> 2. sivulautojen sahausta varten<br />
(laser)<br />
8. Pelkan profiilin mittaus <strong>ja</strong>kosahausta varten (laser)<br />
9. Saheen profiilin mittaus särmäystä varten (laser)<br />
10. Saheiden dimensiomittaus <strong>ja</strong> tuorelaadutus (kamera)<br />
11. Kuivaamon olosuhteiden mittaus (ei varsinaista puutavaran mittausta)<br />
12. Saheiden kosteusmittaus (kapasitiivinen)<br />
13. Saheiden visuaalinen laadutus (kamera)<br />
14. Saheiden lujuusluokittelu (akustinen, kamera)<br />
Alkuperäisen kuvan lähde, Heinolan Sahakoneet Oy [17].<br />
- 13 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
2.1.6 Sahatavara<strong>ja</strong>losteen mittaukset<br />
Sahan lähettyvillä on usein <strong>ja</strong>lostuslaitos, johon pakattu sahatavara kuljetetaan<br />
<strong>ja</strong>tko<strong>ja</strong>lostusta varten. Kuivauksen jälkeen sahatavaran muoto on usein kupera.<br />
Sahatavaran muoto mitataan <strong>ja</strong> tätä tietoa hyväksi käyttäen kappale käännetään siten, että<br />
sydänpuoli jää julkisivuksi. Kappale höylätään sahauksessa huomioituun mittavaraan<br />
perustuen tasaiseksi. Sahatavaran lappeelta mitataan jälleen sahatavaran laatua, mm.<br />
oksia <strong>ja</strong> väriviko<strong>ja</strong>, mutta myös kosteutta. Erityisesti parketin valmistuksessa väri- <strong>ja</strong><br />
oksaisuustietoa hyödynnetään. Katkontaa voidaan optimoida mittaustiedon mukaan <strong>ja</strong><br />
tehdä sormi<strong>ja</strong>tkamalla oksatonta puu<strong>ja</strong>lostetta esimerkiksi ikkunanvalmistajille.<br />
Saha<strong>ja</strong>losteiden laadun mittauksessa käytetään paljon ihmistyönä tehtävää arviointia,<br />
kuten sormiliitosten onnistumista, tai työstön <strong>ja</strong> pintakäsittelyn laatua.<br />
2.1.7 Mittaukset vanerin valmistuksessa<br />
Hyvälaatuinen puutavara, etenkin suora koivutukki, on haluttua vaneriteollisuudessa.<br />
Vaneriviilun sorvaukseen halutaan suoria runko<strong>ja</strong>, joiden kapeneminen on pientä.<br />
Vaneritukit kulkevat läpi metallinpal<strong>ja</strong>stimen <strong>ja</strong> tukkimittarin, jonka antaman<br />
profiilitiedon perusteella tukit katkotaan pölleiksi sorvausta varten. Sorvipöllien 3Dprofiili<br />
mitataan, jotta sorvaus voidaan tehdä optimaalisesti. Valmiin viilun laadun<br />
tarkkailu, kuten oksan reikien <strong>ja</strong> suurien halkeamien havaitseminen sekä vikojen<br />
paikkaaminen on ollut vaativaa ihmistyötä mutta nykyisin nämä on korvattu<br />
automaattisilla konenäköön perustuvilla järjestelmillä. Viilun kosteuden mittaus on<br />
oleellista esim. liimattavuuden kannalta.<br />
2.2 Mittausten kehitystarpeet<br />
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden <strong>mittausten</strong> kehitystarpeet on <strong>ja</strong>ettu tässä kolmeen osaan.<br />
Ensimmäinen osa kuvaa nykyisin mitattavissa olevia ominaisuuksia, joiden<br />
mittaustarkkuutta haluttaisiin parantaa. Mittaus voi myös olla hankalaa tai aikaa vievää<br />
ihmistyötä, jolloin sen automatisoinnille olisi tilaus. Toinen osa <strong>mittausten</strong><br />
kehitystarpeista käsittää kokonaan uudet mittaukset, joita ei käytetä vielä toistaiseksi<br />
puunhankintaketjussa tai vaihtoehtoisesti jo saatavissa olevaa mittaustietoa yhdistämällä<br />
<strong>ja</strong> käyttämällä uudella tavalla saadaan uutta informaatiota. Kolmas osa <strong>mittausten</strong><br />
- 14 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
kehitystarpeita on nykyistä edullisemmat laitteistot, jotka pystyisivät korvaamaan ainakin<br />
osan informaatiosta, joka on mahdollista saada vain hyvin kalliilla laitteistoilla.<br />
2.2.1 Nykyisin määritettävien piirteiden <strong>ja</strong> ominaisuuksien mittauksen<br />
parantaminen tai automatisointi<br />
Nykyisin puunhankintaketjussa on käytössä vielä monia työläitä ihmisen tekemiä<br />
mittauksia, joiden tekemistä haluttaisiin helpottaa tai automatisoida. Metsänarviointi <strong>ja</strong><br />
leimikon arviointi on toistaiseksi pääsääntöisesti ihmisen tekemää työtä. Myös<br />
kaatovaiheessa ihmisvoimin tehtävään hakkuukoneen kontrollimittaukseen kaivattaisiin<br />
kehittyneempää mittausteknologiaa. Hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong> myös tekee arvion<br />
ympärillään olevasta leimikosta, <strong>ja</strong> sen mukaan hän valitsee kaadettavat puut.<br />
Hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong>n on myös tehtävä päätös lengon rungon optimaalisesta<br />
katkonnasta sekä arvioitava tyvilahon eteneminen <strong>ja</strong> arvioitava katkaisukohta johon laho<br />
ei ole edennyt. Kaikki nämä kuormittavat hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong>n työtä, <strong>ja</strong> saattavat<br />
olla hankaliakin päätöksiä, kun näkyvyys on huono esim. syysiltoina. Hakkuukone mittaa<br />
tilavuus- <strong>ja</strong> pituusmitto<strong>ja</strong>, mutta puun laatumittauksia ei ole lainkaan. Tälle olisi selkeä<br />
tilaus, jolloin logistiikkaa voitaisiin parantaa.<br />
Tukkien profiilimittaus toimii melko hyvin tukkilajittelussa sahan vastaanotossa. 3Dmuoto<br />
saadaan kohtuullisella tarkkuudella, <strong>ja</strong> tukin pituusmittaus täyttää hyvin<br />
vastaanottomittaukselle lain asettamat vaatimukset, mutta esim. päätyleikkauksen muoto<br />
jää epäselväksi. Muutamilla suomalaisilla sahoilla oleva tomografialaitteisto pal<strong>ja</strong>staa<br />
myös tukin muotopiirteitä melko luotettavasti, mutta tomografialaitteistosta saatavassa<br />
informaatiossa olisi vielä paljon hyödynnettävää. Nykyisin tomografialaitteiston suurin<br />
etu on, että tukit voidaan lajitella tukkiluokkiin sisäisten ominaisuuksien perusteella.<br />
Lisäksi puutavaran sisällä olevat sahanteriä vioittavat vieraat esineet pystyään löytämään<br />
luotettavammin kuin vaikkapa metallinpal<strong>ja</strong>stimella. Myös tomografialaitteiston<br />
tuottamaa sisälaho- <strong>ja</strong> oksatietoa hyödynnetään tukkilajittelussa. Tomografialaitteistolla<br />
olisi saatavissa paljon laatutietoa, jota ei toistaiseksi hyödynnetä. Lustoinformaatio, sen<br />
<strong>ja</strong>kauma, tarkempi sydän-/ pintapuura<strong>ja</strong>n määrittely, ydinjuovan si<strong>ja</strong>inti, jopa kevät-<br />
/kesäpuuosuudet haluttaisiin <strong>ja</strong> mahdollisesti voitaisiin löytää tomografialaitteistoilla.<br />
- 15 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
Usein kehitystarpeita voitaisiin tyydyttää pelkästään ohjelmistokehityksellä, mutta<br />
yksityiskohtaisempien tietojen hankkimiseksi saatetaan tomografialaitteistojen<br />
resoluutiota joutua kasvattamaan.<br />
Kun sahatavara on sahattu laudoiksi, tehdään sille automaattinen laadutus, jonka<br />
perusteella sahatavara katkotaan laatuun kuulumaton va<strong>ja</strong>asärmä. Laadutuksessa<br />
tunnistetaan viat <strong>ja</strong> määritetään niiden haitallisuus. Vaikka viat tunnistetaan nykyään<br />
melko hyvin, tunnistamisen tarkentamisessa olisi vielä parantamisen varaa. Samat<br />
laitteistot ovat käytössä myös kuivauksen jälkeen sahatavaran laatulajittelussa <strong>ja</strong><br />
ongelmat ovat pääsääntöisesi samat. Tunnistetut viat saattavat sekoittua keskenään.<br />
Esimerkiksi pyöreä syykuvio saatetaan tunnistaa oksaksi tai sydänjuova tunnistaa<br />
halkeamaksi. Myös halkeamien parempi tunnistustarkkuus olisi toivottavaa. Syyhäiriön,<br />
lahon <strong>ja</strong> pihkan tunnistus saattavat sekoittua keskenään. Kuivauksessa mm. oksissa oleva<br />
pihka kiehuu, <strong>ja</strong> sahatavaran kulkiessa kylkikyljessä kuljettimella kuumentunut oksan<br />
pihka tarttuu viereiseen lautaan <strong>ja</strong> tämä jälki tunnistetaan virheellisesti oksaksi.<br />
Muutoinkin pihka sotkee sahatavarakappaleita <strong>ja</strong> lisäksi korkeissa lämpötiloissa<br />
kuivattaessa usein syntyy myös värimuutoksia sahatavaraan. Nämä asettavat haasteita<br />
kameraan perustuville mittalaitteille. Kaikkien näiden ongelmien parantaminen on<br />
pääasiassa ohjelmiston kehittämistä.<br />
Nykyiset käytössä olevat sähköiset (yleensä kapasitiiviset) sahatavaran kosteusmittausta<br />
varten asennetut anturit antavat kohtuullisen luotettavan mittaustuloksen vain kuivatulle<br />
sahatavaralle, tarkemmin sanottuna kuivatulle sahatavaraerälle. Yksittäisen<br />
sahatavarakappaleen kosteuden mittaus on vielä melko epätarkkaa. Jos sahatavaran<br />
kosteus pystyttäisiin mittaamaan ennen kuivausta paremmin, kuivausprosessia <strong>ja</strong> -aikaa<br />
voitaisiin optimoida, jolloin energiaa säästyisi <strong>ja</strong> tuotteet olisivat tasalaatuisempia.<br />
2.2.2 Uusien piirteiden <strong>ja</strong> ominaisuuksien mittaaminen<br />
Kautta puunhankintaketjun tiettyä puutavarakappaletta koskevaa mittaustietoa saadaan<br />
runsaasti lähtien metsän kasvatukseen, kuten lannoitukseen <strong>ja</strong> harvennushakkuisiin<br />
liittyvästä tiedosta <strong>ja</strong> leimikon kasvupaikan, kuten maantieteelliseen si<strong>ja</strong>intiin <strong>ja</strong><br />
- 16 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
korkeuteen liittyvästä tiedosta alkaen. Jatkuvasti tämä leimikkokohtainen tieto <strong>ja</strong><br />
myöhemmin nippukohtainen <strong>ja</strong> tukkipuulla jopa tukki- <strong>ja</strong> sahekohtainen tieto kadotetaan<br />
kun puutavara siirretään seuraavaan kohteeseen (Kuva 2). Tämän mittaustiedon<br />
keräämiselle aivan kasvatuksen alusta alkaen, sen säilyttämiselle <strong>ja</strong> kuljettamiselle läpi<br />
puunhankintaketjun aina loppukäyttäjälle asti olisi suuri tarve. Jos yksittäinen<br />
sahatavarakappale pystyttäisiin jäljittämään leimikkoon <strong>ja</strong> metsän omista<strong>ja</strong>an asti, sillä<br />
olisi osta<strong>ja</strong>n kannalta merkitystä. Tämä olisi menetelmä varmentaa puun alkuperä. Taas<br />
toisinpäin jos mittaustieto metsästä sahatavarakappaleeseen tai <strong>ja</strong>losteeseen asti<br />
pystyttäisiin jäljittämään, kappaleen laadusta tiedettäisiin merkittävästi enemmän kuin<br />
nykyisin. Tätä kautta myös laatupiirteiden mittaus kaikissa puunhankintaketjun pisteissä<br />
saisi enemmän merkitystä. Lisäksi nämä mittaukset olisi syytä siirtää niin aikaiseen<br />
kohtaan hankintaketjussa, kuin mahdollista, jolloin raakkikappaleita ei tarvitsisi turhaan<br />
kuljettaa sahalle <strong>ja</strong> sieltä muualle kuiduttavaan käyttöön. Pyrkimys olisi siis mitata puun<br />
dimensiot <strong>ja</strong> laatu sekä määritellä puun optimaalisin käyttö jo hakkuukoneessa. Tällöin<br />
jokainen puutavarakappale pystyttäisiin oh<strong>ja</strong>amaan mahdollisimman aikaisin <strong>ja</strong><br />
optimaalisesti oikeaan paikkaan <strong>ja</strong> logistiikkaa voitaisiin järkeistää.<br />
Nykyisin mekaanista puuta <strong>ja</strong>lostavissa laitoksissa prosessi on optimoitu saapuvan<br />
puutavaran tilavuuden mahdollisimman suuren hyödyntämiseen päätuotteena. Sahoilla<br />
sahausasete asetetaan tukkimittarin antaman 3D-muodon perusteella siten, että rungosta<br />
saataisiin mahdollisimman paljon sahatavaraa <strong>ja</strong> vähän haketta. Vastaavasti<br />
vaneriteollisuudessa mittausjärjestelmän antaman 3D-muodon mukaan sorvipöllin sisälle<br />
sovitetaan mahdollisimman suuri lieriö, joka sitten sorvataan viiluksi. Puutavaran<br />
sahauksen tai sorvauksen optimoiminen tukin laadun mukaan nostaisi ainakin tietyissä<br />
tapauksissa yksittäisestä tukista saatavan sahatavaran/viilun arvoa, vaikka tilavuussaanto<br />
pienentyisikin. Laatuoptimointi edellyttäisi kehittyneitä laatumittauksia <strong>ja</strong> nykyisin<br />
saatavilla olevan laatumittaustiedon parempaa hyödyntämistä.<br />
- 17 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
Kuva 2. Menetetty mittausinformaatio puunhankintaketjussa Useniuksen [72] mukaan.<br />
Tuoresahatavaran kosteuden mittauksella voisi olla merkittävää hyötyä. Nykyisin<br />
käytössä olevilla kosteusmittareille kuivaamaton sahatavara on liian kosteaa, jotta<br />
mittaustulokset olisivat käyttökelpoisia. Mikäli yksittäisen saheen kosteus pystyttäisiin<br />
mittaamaan tuoreena, saheet voitaisiin lajitella kuivausta varten muutamaan erään. Ellei<br />
lajittelua ennen kuivausta voida tehdä, kuivausprosessia kyettäisiin kuitenkin<br />
seuraamaan, kun sisään laitettujen <strong>ja</strong> ulosotettujen sahatavarakappaleiden kosteutta<br />
verrattaisiin. Myös erän kosteudella <strong>ja</strong> sen <strong>ja</strong>kaumalla on merkitystä. Tällöin kuivaus<br />
voitaisiin optimoida, jolloin kuivausaika saattaisi lyhentyä <strong>ja</strong> energian säästö olla<br />
merkittävä. Myös sahatavaran tasalaatuisuus lisääntyisi. Jos yksittäisen sahatavaran<br />
kosteus pystyttäisiin mittaamaan tarkasti, voitaisiin tietyn kosteusprosentin alittavat<br />
kappaleet poimia suoraan sahatavaravirrasta eikä rimapakettia tarvitsisi ylikuivata<br />
ainakaan niin paljon kuin nykyisin, jotta kosteimmatkin kappaleet saavuttaisivat halutun<br />
kosteusprosentin. Mainittakoon, että vanerin sorvauksessa, kuiduttavassa teollisuudessa<br />
<strong>ja</strong> myös energiapuupuolella on vielä tarvetta kostean puutavaran kosteusmittauksen<br />
kehittämiselle.<br />
- 18 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
Sahatavaran <strong>ja</strong> myös <strong>ja</strong>losteen pintaominaisuuksien mittaukselle on olemassa tilaus.<br />
Ensisi<strong>ja</strong>inen tarve olisi reklamaatioista aiheutuvien virheiden tunnistus <strong>ja</strong> ehkäiseminen<br />
jo etukäteen. Höyläysjäljen, Pinnan karheus-, valon kiilto-, hei<strong>ja</strong>stus- <strong>ja</strong> absorptioominaisuuksien<br />
mittauksella voitaisiin myytävälle sahatavaralle antaa lukuarvo, jolloin<br />
asiakas voisi ostaa kesken loppuneen seinäpaneelin viereen paneelia, joka varmasti<br />
näyttää samalta. Saheen tai <strong>ja</strong>losteen pintaominaisuuksien mittauksella voitaisiin myös<br />
puuntyöstölaitteiden, kuten sahan, jyrsimien, höylän <strong>ja</strong> hiomakoneen kuntoa seurata.<br />
Jalosteesta voitaisiin myös mitata vastaavia piirteitä pinnoituksen, esim. lakkauksen <strong>ja</strong><br />
maalauksen jälkeen. Edelleen pinnoituslaitteiden kuntoa pystyttäisiin seuraamaan.<br />
Paneelin värin samanlaisuuden mittaamiseen on olemassa jo laitteita, mutta pinnan<br />
visuaalisten ominaisuuksien mittausta voitaisiin edelleen kehittää jotta paneelia voitaisiin<br />
luokitella paremmin esim. syykuvion <strong>ja</strong> oksaisuuden perusteella.<br />
Mekaanisessa metsäteollisuudessa saattaisi olla tarvetta myös toimilaitteiden kunnon<br />
valvontaan, ei vain epäsuorasti tuotteen laatua tarkkailemalla, vaan suoraan laitetta, esim.<br />
sahan tai työstölaitteen terää tarkkailemalla. Tällöin vika <strong>ja</strong> kuluminen tiedettäisiin jo<br />
ennen kuin ne näkyvät tuotteessa <strong>ja</strong> hylkyyn menevää tavaraa säästyisi sekä reklamaatiot<br />
vähenisivät.<br />
2.2.3 Edullisempien korvaavien laitteiden kehittäminen jo olemassa<br />
olevien <strong>mittausten</strong> tilalle<br />
Tällä hetkellä tukin sisärakennetta tutkivia tomografialaitteisto<strong>ja</strong> on Suomessa käytössä<br />
kymmenkunta. Laitteistojen hinta on toistaiseksi niin korkea, että vain suurimmilla<br />
sahoilla on varaa investoida näihin. Suurilla sahoilla tukkitomografi on asennettu<br />
tukkilajitteluun, mutta tukin sisärakenteen tutkimiseen olisi tarvetta myös sahalin<strong>ja</strong>lla,<br />
jotta sahausta voitaisiin optimoida paremmin. Toista kallista laitteistoa tuskin hankitaan<br />
sahalle sahalin<strong>ja</strong>n alkupäähän, jolloin halvempi laitteisto voisi tulla kysymykseen. Tosin<br />
jos jäljitettävyys tukkilajittelusta sahalin<strong>ja</strong>lle saadaan kuntoon, ongelma ratkeaa. Myös<br />
pienillä <strong>ja</strong> keskisuurilla sahoilla olisi halua hyödyntää tukin sisältä saatavaa tietoa, kuten<br />
oksakiehkuroita tai sydäntavaran osuutta <strong>ja</strong> lustoinformaatiosta saatavaa lujuustietoa.<br />
- 19 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustarpeet<br />
________________________________________________________________________<br />
Toiveissa on, että halvemmilla teknologioilla päästäisiin mittaamaan edes osa tukin<br />
piirteistä, joita ei vielä nykysahoilla pystytä mittaamaan muuten kuin<br />
röntgentomografialla.<br />
Sahatavaran läpivalaisuun on olemassa yhden suunnan röntgenlaitteisto<strong>ja</strong>, joilla mitataan<br />
lähinnä puun tiheyttä, oksia, niiden kokoa <strong>ja</strong> laatua <strong>ja</strong> näitä hyödyntäen lujuutta. Näitä<br />
mittauksia pystyttäisiin mahdollisesti korvaamaan muilla saheen läpivalaisuteknologioilla<br />
kuten näkyvällä valolla, lähi-infrapunalla tai mikroaalloilla, jolloin investoinnit olisivat<br />
pienempiä <strong>ja</strong> laitteistojen suo<strong>ja</strong>ustarve vähäisempää.<br />
- 20 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
3 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat on <strong>ja</strong>ettu kahteen osaan.<br />
Ensimmäisessä osassa on lueteltu nykyisin käytettävät mittausteknologiat <strong>ja</strong> toisessa<br />
osassa on visioitu tulevaisuudessa mahdollisesti käytettäviä teknologioita korvaamaan tai<br />
täydentämään nykyisin käytössä olevia teknologioita.<br />
3.1 Nykyisin käytössä olevat teknologiat<br />
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologioiden kirjo on nykyisinkin jo melko<br />
suuri. Vaikka teknologinen kehitys on ollut <strong>ja</strong>tkuvaa, silti monia mittauksia <strong>ja</strong> arviointe<strong>ja</strong><br />
tehdään ihmissilmin tai ihmiskäsin. Usein ihmismittaukseenkin on kehitetty tekninen laite<br />
avuksi. Automaattisia mittauksia, jotka tapahtuvat ihmisen puuttumatta tapahtumaan, on<br />
olemassa moneen eri teknologiaan perustuen. Mekaaniset mittaukset tarvitsevat<br />
tavallisesti kontaktin puutavarakappaleeseen. Mittaukset pyritään kuitenkin perustamaan<br />
koskettamattomiin teknologioihin, jolloin mittaukset eivät hidasta prosessia. Käytössä<br />
olevia koskettamattomia mittausteknologioita ovat kameroihin <strong>ja</strong>/tai laser laitteistoihin,<br />
röntgensäteisiin, mikroaaltoihin, lämpösäteilyyn, sähköisiin ominaisuuksiin<br />
(kapasitiivinen, induktiivinen) perustuvat menetelmät sekä akustiset menetelmät.<br />
Mekaanisessa metsäteollisuudessa toimivat laitteet voidaan <strong>ja</strong>kaa karkeasti myös kahtia<br />
sen mukaan toimivatko ne pitkittäin vai poikittain kulkevalle puulle. Kuitupuupuolella<br />
monet mittausteknologiat pyöreälle puulle on kehitetty tilanteeseen, jossa puu on<br />
poikittaisliikkeessä, saha <strong>ja</strong> vaneriteollisuudessa pyöreän puun mittaukset tapahtuvat taas<br />
pitkittäisliikkeessä pois lukien sorvipöllin mittaus. Sahatavara kulkee sahauksen jälkeen<br />
pääsääntöisesti sahalla poikittain, jolloin mittausteknologia on sovitettu tällaiselle lin<strong>ja</strong>lle.<br />
Tosin saho<strong>ja</strong>, joissa sahatavarakin kulkee pitkittäin, on olemassa. Jatko<strong>ja</strong>lostuksessa<br />
sahatavara kulkee jälleen pitkittäin, <strong>ja</strong> mittalaitteet vaativat tällöin vähemmän tilaa.<br />
3.1.1 Käsin tai ihmissilmiin tehtävät mittaukset <strong>ja</strong> arvioinnit<br />
Monet puun hankintaketjussa olevat mittaukset tai arvioinnit metsästä aina sahan tai<br />
vaneritehtaan lopputuotteeseen asti tehdään ihmiskäsin tai ihmissilmin. Usein mittauksen<br />
- 21 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
<strong>ja</strong> arvioinnin tulos vaikuttaa myös tuotantolaitoksen arvosaantoon. Esimerkkinä<br />
hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong>n visuaalinen arvio tyvilahon etenemisestä <strong>ja</strong> siihen perustuvasta<br />
katkonnasta, tai kuljetta<strong>ja</strong>n päätös siitä kuinka lenko tukki katkotaan. Vaikka<br />
hakkuukoneen kourassa oleva dimensiomittaus onkin suhteellisen hyvä,<br />
hakkuukonemittauksessa voi ilmetä systemaattista virhettä, jos kontrollimittauksia on<br />
laiminlyöty. Systemaattinen virhe pyritään välttämään mittaamalla päivittäin metsässä<br />
muutamia hakkukoneella tehtyjä tukke<strong>ja</strong> myös käsin mittanauhalla <strong>ja</strong> mittasaksilla (Kuva<br />
3). Yksittäisten tukkien mittaus käsin metsässä tai tienvarressa on tukeille lain mukaan<br />
sallittua, vaikka nämä ovat nykyään hyvin harvinaisia mittausmenetelmiä. Mainittakoon<br />
että kuitupuuta mitataan hyvin paljon vielä käsityönä sekä ihmissilmin. Tukkikuormia<br />
kehysmitataan puutavara-autossa, <strong>ja</strong> osa tulevasta puutavarasta myös nappuloidaan, eli<br />
otannassa olevien pöllien tilavuus mitataan käsin <strong>ja</strong> laatu arvioidaan ihmissilmin.<br />
Kehysmittaukseen <strong>ja</strong> otantamittaukseen on olemassa myös automaattisia järjestelmiä,<br />
mutta kuitupuun laatu- sekä lumisuus- <strong>ja</strong> tiheysarviot tehdään vielä ilman automatiikkaa.<br />
Kuva 3. Hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong>n päivittäisiä työkalu<strong>ja</strong>. Vasemmalla elektroniset<br />
mittasakset, oikealla metsurimitta. Kuvien lähteet Savcor Forest [58] <strong>ja</strong> Uittokalusto<br />
[71].<br />
Sahalla tukkilajittelussa on lajitteli<strong>ja</strong>, joka lajittelee tukit, etenkin männyllä laadun <strong>ja</strong><br />
rungon osan mukaan, huomioiden oksaisuuden, lenkouden, sinistymän, tyvilahon jne.<br />
Kaikkia ominaisuuksia ei röntgenlaitteistokaan pysty vielä mittaamaan, <strong>ja</strong> esim.<br />
lahontunnistuksessa on parantamisen varaa. Sahanterien kuntoa valvotaan lähinnä<br />
sahausjäljen perustella <strong>ja</strong> sahausasetteen pysyvyyttä mitataan sahatavarasta vaikkapa<br />
- 22 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
työntömitalla. Tietysti toimilaitteiden kuntoa voidaan arvioida mittaamalla myös<br />
käyttöaikaa. Jalostepuolella höyläyksen, hionnan <strong>ja</strong> pinnoituksenkin tulosta arvioidaan<br />
usein silmävaraisesti tai kokeilemalla kädellä. Myös sopivien komponenttien valinta<br />
esim. parkettia valmistettaessa tehdään usein käsin.<br />
3.1.1 Mekaaniset mittaukset<br />
Tänä päivänä hakkuukonemittaus tehdään mekaanisesti <strong>ja</strong> vaatii vielä fyysisen kontaktin<br />
runkoon. Tällöin olosuhteet voivat vaikuttaa mittaustulokseen: kesäaikaan vetorullien <strong>ja</strong><br />
juoksupyörän nastat uppoavat syvemmälle puuhun, kuin talviaikaan, jolloin pintapuun<br />
nesteet ovat jäässä Hakkuukone mittaa tukin/kuitupuupöllin pituuden juoksupyörän<br />
avulla <strong>ja</strong> rungon läpimittatieto<strong>ja</strong> 10cm välein joko vetorullien tai karsintaterien avulla<br />
riippuen konevalmista<strong>ja</strong>sta. Rungon läpimittatieto mitataan usein kolmiomittausta<br />
käyttäen, jolloin tarvitaan kolme kontaktia rungon pintaan. Mittaustieto hyödynnetään<br />
katkonnan optimoinnissa. Kuten edellisessä kappaleessa mainittiin, päivittäin<br />
hakkuukoneen kuljetta<strong>ja</strong>n tulee tehdä kalibrointimittaus, jossa valitut tukit mitataan<br />
hakkuukoneella <strong>ja</strong> kontrollimittaus tehdään käsin mittanauhalla <strong>ja</strong> mittasaksilla.<br />
Kuva 4. Hakkuukoneen kaatopää, johon on merkitty (1) vetorullat <strong>ja</strong> (2) karsintaterät,<br />
joilla mitataan tukin halkaisi<strong>ja</strong> valmista<strong>ja</strong>sta riippuen sekä (3) juoksupyörä tukin<br />
pituusmittausta varten.<br />
- 23 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
3.1.2 Laseriin perustuvat mittaukset<br />
Nykyisin lähes jokaisella sahalla on passiiviseen laseriin perustuva tukkimittari käytössä.<br />
Viivalaser piirtää tukin pinnalle laserviivan, joka kuvataan kameralla. Kun kameran <strong>ja</strong><br />
laserlaitteen paikat on vakioitu, voidaan pinnan profiili mitata. Tukki kulkee laitteen läpi,<br />
jolloin tukin pinnan profiilitieto<strong>ja</strong> saadaan noin senttimetrin välein kameran<br />
kuvaustaajuudesta riippuen. Tavallisesti laserviiva-kamerapare<strong>ja</strong> on ainakin kaksi, jotta<br />
molemmat puolet tukista tulisi katettua. Passiivista laseria käytetään myös pelkan<br />
mittauksessa sekä sahatavaran profiilimittauksessa va<strong>ja</strong>asärmän <strong>ja</strong> kierteisyyden<br />
havaitsemiseen. Jatko<strong>ja</strong>lostuksessa kuivauksesta johtuva kuperuus mitataan passiivisella<br />
laserilla. Kappaleen profiilimittaus voidaan toteuttaa myös aktiivisella laserilla<br />
pyyhkäisevään etäisyyslaseriin perustuen, mutta laitteiston hinta on kalliimpi, siinä on<br />
enemmän liikkuvia osia (esim. lasersädettä kääntävä peili) <strong>ja</strong> laserlaitteisto on hitaampi.<br />
Laserviivan sirontaa hyödyntävä laite tukin kuorellisen/kuorettoman osuuden<br />
mittaukseen on markkinoilla. Laserinterferometriin perustuva lujuusmittari mittaa<br />
sahatavarakappaleen värähtelyä, <strong>ja</strong> päättelee värähtelysignaalista lujuuden.<br />
Kuva 5. Vasemmalla DynaVision-mittausmoduuleilla toteutettu laserprofilometri.<br />
Oikealla Lasersirontaan perustuva tukin kuorettoman osuuden mittaus. Kuvien lähteet<br />
LMI Technologies [36] <strong>ja</strong> RemaControl [56].<br />
- 24 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
3.1.3 Näkyvän valon alueen kameroihin perustuvat järjestelmät<br />
Mekaanisessa metsäteollisuudessa näkyvän valon aallonpituusalueella toimivia<br />
laitteisto<strong>ja</strong> on pääsääntöisesti sovellettu sahatavaralle. Pyöreälle puulle tehtyjä<br />
kameroihin perustuvia järjestelmiä on enemmän sovellettu kuitupuun<br />
otantamittausasemilla kuin sahateollisuuteen. Sahauksen jälkeen ennen kuivausta<br />
sahatavaran lappeet kuvataan tavallisesti viivakameroilla dimensiolajittelua varten <strong>ja</strong><br />
katkonta optimoidaan laatuvikojen perusteella. Kuivauksen jälkeen vastaavalla<br />
menetelmällä tehdään sahatavaran laatuluokittelu. Uusimmat laitteistot tekevät myös<br />
lujuuslajittelua konenäkökameroihin perustuen. Sahatavaran <strong>ja</strong>lostuksessa on käytössä<br />
pitkittäin mittaavia viivakameroihin perustuvia järjestelmiä, joita käytetään mm.<br />
katkonnan optimointiin, kun sormi<strong>ja</strong>tkamalla tehdään oksatonta puutavaraa. Parketin<br />
valmistuksessa <strong>ja</strong>losteiden väriä <strong>ja</strong> pintalaatua mitataan <strong>ja</strong> kappaleet lajitellaan laadun<br />
mukaan.<br />
Kuva 6. Värikameroihin perustuva neljästä suunnasta mittaava pitkittäin kulkevan<br />
sahatavaran pinnan laadun mittaus. Kuvan lähde Luxscan Technologies [38].<br />
Myös vaneriteollisuudessa konenäkökameroihin perustuvat laitteet tarkkailevat viilun<br />
pinnan laatua <strong>ja</strong> optimoivat viilun katkontaa arkeiksi. Myöhemmin kamerat luokittelevat<br />
viilun pintaviko<strong>ja</strong>, oh<strong>ja</strong>avat vikojen paikkausta sekä luokittelevat viiluarkit laadun<br />
perusteella: Parempilaatuiset viilut tulevat vanerin pintaan, huonompilaatuiset sisälle.<br />
- 25 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
Jatko<strong>ja</strong>lostukseen on tarjolla katkaisupintaa tarkkaileva kamera, joka tunnistaa halkeamia.<br />
Vastaava laitteisto mittaa syysuuntia sahatavaran katkaisupinnasta. Viilun kosteuden<br />
mittaukseen on markkinoilla läpivalaisujärjestelmä, jossa valonlähde <strong>ja</strong> detektori ovat eri<br />
puolilla viilua <strong>ja</strong> valon absorption perusteella määritetään kosteus.<br />
3.1.4 Röntgensäteilyyn perustuvat mittalaitteet<br />
Röntgensäteilyyn perustuvat mittalaitteet ovat vähitellen siirtyneet lääketieteen<br />
sovelluksista myös metsäteollisuuteen. Laitteisto<strong>ja</strong> on sovellettu sekä pyöreän puun että<br />
sahatavaran sisärakenteen selvittämiseen. Hyvin tärkeä ominaisuus on mahdollisuus<br />
tukkien luokitteluun lokeroihin ulkodimensioiden lisäksi myös sisäisten ominaisuuksien<br />
mukaan. Sahanteriä vioittavat esineet, kuten kivet, naulat yms. löytyvät röntgenlaitteilla<br />
paremmin kuin metallinpal<strong>ja</strong>stimella. Sahatavaralle käytetään tyypillisesti<br />
röntgenlaitteistoa, jossa on yksi mittaussuunta <strong>ja</strong> röntgenlähde-detektoripari <strong>ja</strong> tuloksena<br />
läpivalaisukuva, joka pal<strong>ja</strong>staa tiheysero<strong>ja</strong> puumateriaalin sisältä. Tiheyden lisäksi myös<br />
puutavarakappaleen muoto vaikuttaa röntgensäteilyn absorboitumiseen <strong>ja</strong> sitä kautta<br />
läpivalaisukuvaan.<br />
Kuva 7. Neljästä suunnasta mittaava tukkiröntgen. Kuvan lähde Bintec Oy [3].<br />
Pyöreälle puulle tarkoitetuissa laitteissa on käytössä yhdestä jopa neljään<br />
mittaussuuntaan. Useammalla röntgenlähde-detektoriparilla saadaan rakennettua useasta<br />
läpivalaisukuvasta tomografiakuva, eli 3D-malli sisärakenteesta. Mitä useampi<br />
- 26 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
mittaussuunta on käytössä, sen tarkempi resoluutio tomografiakuvalle saadaan. Tukin<br />
mittaukseen tarkoitettujen röntgenlaitteiden hinta on huomattava, <strong>ja</strong> Suomessa niitä onkin<br />
käytössä vain suurimmilla sahoilla yhteensä kymmenkunta kappaletta. Mainittakoon että<br />
yksi mittaussuunta lisää tuo laitteistoon kustannuksia, joiden arvioidaan olevan sadoissa<br />
tuhansissa euroissa.<br />
3.1.5 Mikroaaltoihin perustuvat mittalaitteet<br />
Mikroaaltoihin perustuvia mittalaitteita on mekaanisessa metsäteollisuudessa vähän<br />
käytössä <strong>ja</strong> alan toimijoitakin on vain muutama. Mikroaalto<strong>ja</strong> käytetään oikeastaan vain<br />
puun kosteuden mittaukseen, vaikka tutkimusta muistakin puun ominaisuuksien<br />
mittaamisesta on tehty. Mikroaaltoihin perustuvia kosteusmittareita on tarjolla<br />
vaneriviilun kosteudenmittaukseen <strong>ja</strong> myös pitkittäin kulkevalle sahatavaralle/<strong>ja</strong>losteelle.<br />
3.1.6 Akustisiin menetelmiin perustuvat mittalaitteet<br />
Akustiset menetelmät ovat mekaanisessa metsäteollisuudessa hyvin tyypillisiä<br />
sahatavaran lujuusluokittelussa, nämä vaativat kuitenkin kontaktin kappaleeseen.<br />
Mittalaitteessa on tavallisesti vasara, joka kopauttaa sahatavaran päätyyn <strong>ja</strong> mikrofoni<br />
mittaa läpimenneen signaalin toisessa päässä. Akustisesta signaalista määritetään lujuus<br />
<strong>ja</strong> luokittelu perustuu tähän. Ultraäänellä tutkitaan vaneriteollisuudessa liimauksen<br />
onnistumista. Näin löydetään vanerista kohdat, joissa liima ei ole levittynyt oikein <strong>ja</strong><br />
viilut ovat toisistaan irti.<br />
3.1.7 Sähköisiin menetelmiin perustuvat mittaukset<br />
Sähköisiin menetelmiin perustuvia mittalaitteita on käytössä mekaanisessa<br />
metsäteollisuudessa lähinnä kuivatun sahatavaran kosteusmittauksessa. Nämä ovat<br />
pääsääntöisesti kapasitiivisia antureita, mutta niiden käyttöalue on rajoitettu <strong>ja</strong><br />
tuoresahatavaran kosteuden mittaukseen laitteet eivät anna riittävän tarkkaa tulosta. Myös<br />
yksittäiselle sahatavaralle tulos ei ole riittävä, eikä se anna juurikaan informaatiota<br />
kosteuden <strong>ja</strong>kautumisesta yksittäisen sahatavarakappaleen sisällä. Vaneriteollisuudessa<br />
on ollut käytössä koskettaviin ”har<strong>ja</strong>-antureihin” perustuva viilun sähköinen kosteuden<br />
mittaus.<br />
- 27 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
3.1.8 Muut menetelmät<br />
Punnitus on ollut perinteinen menetelmä puutavaran mittauksessa pitkään, <strong>ja</strong> sitä<br />
käytetään edelleen kuitupuupuolella esimerkiksi puutavara-auton kuormaimessa.<br />
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden puolella punnituksen perusteella voidaan maksaa palkkio<br />
autoili<strong>ja</strong>lle tukkikuorman kuljetuksesta. Jokaisella tukkipuuta käyttävällä laitoksella on<br />
käytössä magnetismiin perustuvat metallinpal<strong>ja</strong>stimet, joiden tarkoitus on tunnistaa<br />
sahanteriä vioittavat esineet, kuten naulat, piikkilanka, ammusten jäänteet jne.<br />
Esimerkiksi kuormaimen runkoon painamia kiviä ei metallinpal<strong>ja</strong>stin tunnista.<br />
Metallinpal<strong>ja</strong>stin ei ole varsinainen mittari, koska sen antama ”mittaustulos” on<br />
binäärinen: kyllä tai ei.<br />
3.2 Tulevaisuudessa mahdollisesti käytettävät teknologiat<br />
Lukukappaleessa on visioitu, kuinka puutavaran mittaus mekaanisessa<br />
metsäteollisuudessa saattaisi kehittyä. Tulevaisuutta on vaikea ennustaa, mutta joitakin<br />
merkkejä lähitulevaisuudesta on arvattavissa. Kappaleessa on esitelty teknologioita, joita<br />
on tutkittu <strong>ja</strong> ehkä sovellettukin muilla aloilla. Esitellyistä teknologoista kaikkia ei<br />
varmaankaan tulla soveltamaan sahateollisuudessa, mutta aika näyttää kuinka moni<br />
sovellus poh<strong>ja</strong>utuu näihin teknologioihin. Toki monet muutkin teknologiat, joita ei tässä<br />
ole osattu huomioida, voivat poikia mittaussovelluksia myös mekaanisen <strong>puun<strong>ja</strong>lostuksen</strong><br />
avuksi.<br />
3.2.1 Nykymenetelmien kehittyminen<br />
Tulevaisuuden mittausteknologioiden kehitysmahdollisuudet mekaanisessa<br />
metsäteollisuudessa no<strong>ja</strong>utuvat osittain jo olemassa oleviin teknologioihin. Tällaisia ovat<br />
mm. röntgenlaitteistot sekä kameratekniikka. Molemmissa merkittävä osa kehityksestä<br />
tapahtuu signaalin <strong>ja</strong> kuvankäsittelyn kehittymisen myötä. Myös<br />
kuvantamisteknologioiden, kuten kameroiden kehitys (nopeus, resoluutio, dynamiikka,<br />
kestävyys, pieni koko) avaa uusia mahdollisuuksia kuvantaville mittauksille, <strong>ja</strong> kameroita<br />
voidaan sijoitella uusiin paikkoihin. Esimerkiksi katkaisupinnan analyysi voisi tuoda<br />
runsaasti lisäinformaatiota useassa eri puunhankintaketjun mittauspisteessä nykyisiin<br />
mittauksiin verrattuna. Katkaisupinnasta on kameraan perustuen mahdollista mitata mm.<br />
- 28 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
lustotieto<strong>ja</strong>, geometriaa, kuoren paksuutta, sydän- <strong>ja</strong> mantopuuta <strong>ja</strong> jopa kevät- <strong>ja</strong><br />
kesäpuuta. Peruskamerateknologia on nykyisin suhteellisen halpaa, jolloin uuteen<br />
paikkaan sijoitetun kamera- <strong>ja</strong> valaisinlaitteiston kustannus ei tule kovin suureksi. Suurin<br />
kustannus muodostuu kuvankäsittelyohjelmistojen kehittämisestä. Katkaisupintojen<br />
hyödyntäminen voi edellyttää niiden puhdistamista tai muuta parantamista, mutta sekin<br />
tullaan tekemään, mikäli saatava informaatio koetaan riittävän arvokkaaksi. Edellä<br />
mainittujen kehityskohteiden lisäksi nykymenetelmien, kuten 3D-profiilin tuottavan<br />
tukkimittarin, sisärakennetta tutkivan tukkiröntgenin, sekä kamerateknologian<br />
yhdistämisellä voitaisiin saada merkittäviä etu<strong>ja</strong> nykyisiin menetelmiin verrattuna.<br />
3.2.2 Muut etäisyysmittaukseen perustuvat tilavuusmittaukset<br />
Lasereihin perustuvaa teknologiaa on käytetty mekaanisessa metsäteollisuudessa melko<br />
paljon, esimerkiksi tukkimittareissa. Pääsääntöisesti laserlaitteisto toimii passiivisesti, eli<br />
toimii vain valonlähteenä joka tuottaa tarkasti vaikkapa laserviivan kohteen pinnalle.<br />
Etäisyysmittaukseen perustuvat aktiiviset laserlaitteistot ovat monimutkaisemman<br />
tekniikkansa vuoksi kalliimpia, mutta etäisyysmittaukseen perustuvia piste- <strong>ja</strong><br />
viuhkalasereita on käytetty esim. kuitupuun tilavuusmittaukseen kehyskuvamittauksessa.<br />
Tyypillisesti viuhkalasereita <strong>ja</strong> laseriin perustuvia 3D-skannereita (LIDAR) voidaan<br />
käyttää suurempien kappaleiden tilavuusmittauksissa, kun etäisyys mitattavaan<br />
kohteeseen vaihtelee tai on pitkä. Kiinteän kappaleen passiiviseen mittaukseen voidaan<br />
käyttää kehittyneempää versiota tukkimittarin käyttämästä viivalaser + kamera<br />
yhdistelmästä. Strukturoitu eli rakenteellinen valo voi koostua esim. laserviivakimpusta<br />
tai jopa tiheästä ruudukosta. Kun tämä kuvataan, voidaan kappaleen pinnanmuodot<br />
havaita <strong>ja</strong> edelleen arvioida tätä kautta tilavuus. Kolmas menetelmä tilavuusmittaukseen<br />
on käyttää stereokuvausta eli kuvataan kohde kahdella tai useammalla kameralla, joiden<br />
paikat tiedetään. Edellä lueteltu<strong>ja</strong> tilavuusmittauksia voidaan käyttää esim. yksittäisen<br />
tukin tai tukkipinon tilavuusmittaukseen. Koska tukkimittarit toimivat kohtuullisen hyvin<br />
jo nykyisin <strong>ja</strong> aktiivinen laserteknologia nostaisi hintaa, menetelmien hyödyntämiselle<br />
voisi olla enemmän potentiaalia kuitupuunmittauksessa <strong>ja</strong> tukkipuunmittauksessa lähinnä<br />
metsäpäässä esim. hakkuukonemittauksessa, kontrollimittauksessa tienvarren<br />
pinomittauksessa jne.<br />
- 29 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
3.2.3 Laserpisteen sironta <strong>ja</strong> dynamic speckle<br />
Laseria voidaan käyttää mittauksessa muutenkin kuin passiivisesti tuottamalla kameraa<br />
varten viiva, piste, muu rakenteellinen valokuvio tai käyttämällä aktiivisena<br />
etäisyyslaserina. Laserpisteen sirontakuviota (speckle) voidaan käyttää pinnan<br />
ominaisuuksien mittauksessa. Laserviivan leviämisen analysointia tukkipuun pinnalla<br />
käytetään jo kuorettoman <strong>ja</strong> kuorellisen osuuden mittaamiseen tukkipuussa. Laserpisteen<br />
sirontakuviota analysoimalla pystyttäisiin mittaamaan esimerkiksi puun kierteisyyttä<br />
ennen sahausta <strong>ja</strong> syykulmaa sahatavaran tai viilun pinnalla [47]. Mahdollisesti<br />
laserpisteen sirontakuviota tarkkailemalla voitaisiin mitata <strong>ja</strong>losteen pinnan rakennetta <strong>ja</strong><br />
karkeutta, esim. höyläyksen tai hionnan tulosta. Dynamic Speckleksi kutsuttu menetelmä<br />
tarkkailee laser pisteen sironnan muutoksia a<strong>ja</strong>n funktiona. Tällä menetelmällä pystytään<br />
mittaamaan mikrometriluokan etäisyysero<strong>ja</strong> kappaleen pinnalla. Tämäkin menetelmä<br />
saattaisi soveltua puutavara<strong>ja</strong>losteen pinnan laadun mittaamiseen.<br />
3.2.4 Lämpökuvaus<br />
Vaikka infrapuna-alueen valoa on käytetty joissakin tukkimittareissa valoverhona,<br />
kappaleen lähettämää infrapunasäteilyä on hyödynnetty melko vähän metsäteollisuuden<br />
mittauksissa. Infrapunasäteilyä hyödyntävää lämpökuvausta ei juuri käytetä, mutta sillä<br />
saattaisi olla sovelluspotentiaalia. Lämpökuvauksessa matriisisensorilla mitataan useista<br />
pisteistä kohteena olevan kappaleen lämpötilaa. Lämpökuvaukseen on käytettävissä kaksi<br />
tekniikkaa, passiivinen <strong>ja</strong> aktiivinen lämpökuvaus, jossa jälkimmäisessä mitattavaa<br />
kohdetta lämmitetään. Passiivisen lämpökuvauksen ongelmana on usein hitaus, mutta<br />
lämmittämällä kohdetta kuvausprosessia saadaan nopeutettua. Lämpökuvauksessa<br />
lämpötilaerot pinnalla voidaan erottaa, <strong>ja</strong> esimerkiksi vasta kaadetussa puussa oleva<br />
sydän- <strong>ja</strong> mantopuun välinen kosteusero aiheuttaa lämpökamerassa näkyvän<br />
lämpötilaeron. Aktiivisessa lämpökuvauksessa kappaletta, esimerkiksi kuorittua tukkia <strong>ja</strong><br />
sahatavaraa, voidaan lämmittää. Eri tiheyksiset materiaalit jäähtyvät eri nopeudella,<br />
jolloin hetken päästä lämpökameran kuvassa esim. korkeamman tiheyden omaavat oksan<br />
kohdat erottuvat hyvin huokoisemmasta normaalipuusta [55].<br />
- 30 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
3.2.5 Spektrikuvaus tai kapean spektrikaistan käyttö<br />
Nykyisin mekaanisessa metsäteollisuudessa käytetyt uudemmat konenäköjärjestelmät<br />
perustuvat RGB-kameroihin, vaikka vanhempia harmaasävykameroitakin on vielä jonkin<br />
verran käytössä. RGB-kamera mittaa hei<strong>ja</strong>stuneen valon punaisen sinisen <strong>ja</strong> vihreän<br />
valon aallonpituuskaistalla, eli <strong>ja</strong>kaa näkyvän valon spektrin kolmeen osaan.<br />
Huomattavasti enemmän informaatiota saataisiin kun kohdetta kuvattaisiin<br />
laa<strong>ja</strong>spektrisen valaistuksen alla spektrikameralla, jolloin aallonpituuskaisto<strong>ja</strong> voi olla<br />
RGB-kameran kolmen kaistan si<strong>ja</strong>sta useampi sata, <strong>ja</strong> resoluutio muutamia nanometrejä<br />
(Kuva 8). Samankaltaisten vikojen erottaminen toisistaan sahatavaran pinnalla tai puun<br />
katkaisupinnalla todennäköisesti parantuisi spektraalisen tiedon perusteella, Jos näkyvän<br />
valon spektriä laajennetaan NIR- <strong>ja</strong> UV-kaistalle informaatiota saadaan lisää. Jos koko<br />
spektriä ei käytetä, spektrikameroilla voidaan valita kullekin puun piirteelle tyypilliset<br />
spektrikaistat <strong>ja</strong> käyttää näitä vikojen tunnistamisessa <strong>ja</strong> laadun määrittämisessä. Tämän<br />
jälkeen voidaan käyttää laa<strong>ja</strong>kaistaista kameraa <strong>ja</strong> valita spektrivastetiedon perusteella<br />
sopiva suodatin tai useamman suodattimen kombinaatio.<br />
Kuva 8. Viivakameran lukema pikselirivi <strong>ja</strong>etaan spektrikameran sisällä esim. prisman<br />
avulla aallonpituuskaistoksi, jotka havaitaan matriisisensorilla. Kuvan lähde Aaron<br />
Tech-Pro Pvt. Ltd [1].<br />
3.2.6 Fluoresenssi, fosforenssi <strong>ja</strong> valon polarisaatio<br />
Joillakin puutavaran pintavioilla tai laatupiirteillä saattaa olla fluoresoivia ominaisuuksia.<br />
Tämä tarkoittaa sitä, että valolähteen antaman valon energia virittää kappaleen pinnalla<br />
olevien atomien elektrone<strong>ja</strong> Elektronien viritysenergia purkautuu pienellä viiveellä<br />
elektronien palautuessa normaalitilaan <strong>ja</strong> energiapurkaus havaitaan sekunnin murto-osan<br />
- 31 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
viivästyneenä valona. Tyypillisesti viritysenergian purkautumisesta aiheutuneen valon<br />
aallonpituus poikkeaa valonlähteen antaman valon aallonpituudesta. Mikäli tämä ilmiö on<br />
pitkäaikainen, puhutaan fosforenssista. Puun tapauksessa esim. pihkalla, <strong>ja</strong><br />
lahotta<strong>ja</strong>sienellä saattaisi olla fluoresoivia ominaisuuksia. Myös hei<strong>ja</strong>stuneen valon<br />
polarisaatio saattaa vaihdella puutavaran pinnan ominaisuuksien mukaan, jolloin sitä<br />
voitaisiin käyttää piirteiden erottamiseen.<br />
3.2.7 Läpivalaisu NIR/VIS valon alueella<br />
Tukkien <strong>ja</strong> sahatavaran läpivalaisu on melko uutta mittaustekniikkaa mekaanisessa<br />
metsäteollisuudessa <strong>ja</strong> siihen on käytetty pääsääntöisesti röntgensäteilyyn perustuvia<br />
ratkaisu<strong>ja</strong>. Röntgenteknologia on kallista <strong>ja</strong> sille on haettu korvaavia menetelmiä.<br />
Vaneriviilulle on tehty läpivalaisua näkyvällä valolla, jolla erottuvat esim. reiät. Näkyvän<br />
valon tai sen lähialueen aallonpituuksilla ei nykytiedon mukaan tukkipuuta pystytä<br />
läpivalaisemaan, mutta saheelle tämä voisi olla mahdollista. Valon huomattavasti<br />
voimakkaamman siroamisen vuoksi laskenta on kuitenkin haastavampaa kuin esim.<br />
röntgensäteilyn tapauksessa.<br />
3.2.8 NMR <strong>ja</strong> MRI teknologia<br />
Ydinmagneettinen resonanssi (NMR) <strong>ja</strong> siihen perustuva magneettikuvaus (MRI)<br />
tarjoavat mahdollisuuden kappaleen sisärakenteen tarkkaankin määrittämiseen.<br />
Toistaiseksi magneettikuvausta on käytetty pääasiassa lääketieteellisiin tarkoituksiin,<br />
lähinnä siksi että se on ollut hyvin hidas <strong>ja</strong> kallis menetelmä. Usein MRI laitteisto on<br />
viritetty vetyatomin resonanssitaajuudelle, jolloin päästään kiinni veden määrään<br />
kappaleessa. Magneettikuvantamisen ehdoton etu on että sillä saadaan määriteltyä<br />
tarkasti 3D koordinaatit josta vaste saadaan. Jos menetelmää saataisiin yksinkertaistettua<br />
<strong>ja</strong> nopeutettua, sillä olisi potentiaalia puun sisärakenteen tarkassa mittauksessa.<br />
Yksinkertaistaminen luonnollisesti huonontaisi resoluutiota, jolloin myös hintaa saataisiin<br />
mahdollisesti alaspäin.<br />
3.2.9 Neutronimenetelmä<br />
Neutronimenetelmä nimensä mukaisesti hyödyntää neutroneita, jotka tuotetaan joko<br />
radioisotoopeilla tai neutronigeneraattorilla [29]. Neutronisuihku oh<strong>ja</strong>taan tutkittavaan<br />
- 32 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
kohteeseen, jossa neutronit vuorovaikuttavat aineen atomiytimien kanssa.<br />
Ainepitoisuuksien määrittämiseen kohdekappaleessa voidaan käyttää tutkittavasta<br />
kohteesta sironneiden neutronien havaitsemista tai epäsuorasti kohdekappaleessa<br />
tapahtuvasta neutronien <strong>ja</strong> atomiydinten välisestä vuorovaikutuksesta aiheutuvan<br />
gammasäteilyn havaitsemista. Neutronimenetelmää käytetään ra<strong>ja</strong>valvonnassa mm.<br />
räjähteiden <strong>ja</strong> huumausaineiden löytämiseen kuljetuskonteista. Neutronimenetelmään<br />
perustuva hakkeen kosteusmittari on myös markkinoilla. Kosteuden mittaus<br />
neutronimenetelmällä perustuu vetyatomien havaitsemiseen <strong>ja</strong> menetelmää on visioitu<br />
myös tukkikuorman kosteuden mittaukseen.<br />
3.2.10. Betasäteily <strong>ja</strong> gammasäteily<br />
Myös beta- <strong>ja</strong> gammasäteilyä on tutkittu mm. puutavaran kosteuden <strong>ja</strong> tiheyden<br />
mittaukseen. Säteilylähteisiin perustuvien <strong>mittausten</strong> soveltamiseen mekaanisessa<br />
metsäteollisuudessa on kuitenkin suhtauduttu varauksella, koska ne vaativat<br />
röntgensäteilyn tavoin suo<strong>ja</strong>usta. Toisin kuin röntgensäteilyn tuottamiseen, beta- <strong>ja</strong><br />
gammasäteilyn tuottamiseen tarvitaan radioaktiivinen säteilylähde, joka joidenkin<br />
tulkintojen mukaan hankaloittaa käyttöä. Röntgensäteilijä voidaan sammuttaa<br />
katkaisemalla röntgenputkesta virta, mutta radioaktiivinen säteilylähde säteilee <strong>ja</strong>tkuvasti,<br />
joskin suo<strong>ja</strong>kuorensa sisällä. Lisäksi radioaktiivisen säteilijän lähettämä säteily vähenee<br />
puoliintumisa<strong>ja</strong>n mukaan, <strong>ja</strong> lähde saatetaan joutua vaihtamaan useasti. Säteilylähteisiin<br />
perustuvia analysointilaitteita on kuitenkin käytetty jo pitkään paperiteollisuuden<br />
mittauksissa.<br />
3.2.11 Terahertsikuvantaminen<br />
Terahertsikuvantaminen on noussut viimeaikoina esille turvallisuuskysymyksissä, kun<br />
lentokentille on ilmestynyt terahertsitaajuudella olevia sähkömagneettisia aalto<strong>ja</strong> eli Taalto<strong>ja</strong><br />
hyödyntäviä laitteita. Menetelmän soveltuvuudesta myös puutavaran mittaukseen<br />
on keskusteltu. Jokaisella aineella on oma ominaistaajuutensa THz-taajuusalueella <strong>ja</strong><br />
tämän aineen lähettämän ominaistaajuuden perusteella aineita pystytään erottamaan<br />
toisistaan. Turvallisuusalan laitevalmistajien mukaan säteilyn perusteella kyetään<br />
tunnistamaan esim. aseet tai räjähteet vaatteiden alta. Säteilyn läpäisykyky on melko<br />
heikko, jolloin sen sovellettavuus metsäteollisuudessa ei näytä todennäköiseltä<br />
- 33 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
nykytiedon valossa. Puun kuori voi jo estää kuoren alla emittoidun säteilyn läpäisyn.<br />
Kysymyksiä herättää myös poikkeavatko puun eri osien lähettämät T-aallot riittävästi<br />
toisistaan, jotta ne voidaan erottaa.<br />
3.2.12 Etäisyyden mittaus interferenssikuvion avulla<br />
Tarkkaan etäisyyden tai profiilin mittaukseen on kehitetty useita interferenssikuvioiden<br />
tulkintaan perustuvia menetelmiä. Moiré-tekniikassa tutkitaan päällekkäisten viivojen<br />
aiheuttamia interferenssikuvioita eli Moiré-kuvioita, jotka voidaan saada aikaan<br />
valaisemalla <strong>ja</strong> tarkastelemalla kohdetta saman viivaston eli hilan lävitse (Shadow-<br />
Moiré), jolloin viivaston tulee olla lähellä kohdetta. Myös kamera <strong>ja</strong> valaisinprojektori<br />
voivat käyttää omaa viivastoaan, jolloin laitteisto voi olla kauempana kohteesta.<br />
Pintaprofiilin muuttuessa interferenssikuvassa tapahtuu muutoksia, joita tarkastelemalla<br />
pintaprofiili voidaan laskea [66]. Konoskooppisessa holografiassa kohteesta hei<strong>ja</strong>stunut<br />
valonsäde <strong>ja</strong>etaan kiteessä polarisaation mukaan kahtia jolloin kahtia <strong>ja</strong>kautuneet säteet<br />
muodostavat interferenssikuvion detektorille. Interferenssikuviosta voidaan laskea<br />
kohteen etäisyys [48]. Interferenssikuvion tulkintaan perustuvia menetelmiä voidaan siis<br />
käyttää tarkkaan pintaprofiilin mittaukseen, sillä menetelmien tarkkuus on<br />
mikrometriluokassa.<br />
3.2.13 Impedanssispektroskopia<br />
Impedanssispektroskopia on menetelmä, jossa matalataajuisia sähkömagneettisia aalto<strong>ja</strong><br />
lähetettään tutkittavan kappaleen lävitse. Sähkömagneettisen aallon taajuutta muutetaan<br />
<strong>ja</strong> taajuusvasteen muutoksista pyritään päättelemään ominaisuuksia <strong>ja</strong> piirteitä tutkittavan<br />
kappaleen sisärakenteesta. Impedanssispektroskopiaa on tutkittu myös puunäytteillä <strong>ja</strong><br />
näyttäsi siltä että menetelmällä päästäisiin kiinni ainakin tuoreen puun<br />
kosteuspitoisuuteen [68].<br />
3.2.14 Muut tomografiamenetelmät<br />
Toistaiseksi ainoa metsäteollisuuden prosesseissa käytetty tomografiamenetelmä on ollut<br />
röntgenteknologiaan perustuva. Tukkiröntgentomografitkin ovat tulleet markkinoille<br />
vasta tällä vuosituhannella. On visioitu, keskusteltu <strong>ja</strong> jopa tutkittu muitakin mahdollisia<br />
tomografiamenetelmiä, varsinkin pyöreän puutavaran mittaamiseksi. On esitetty että<br />
- 34 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologiat<br />
________________________________________________________________________<br />
tomografia voisi perustua mm. akustisiin aaltoihin, mikroaaltoihin, muun<br />
sähkömagneettisen säteilyn (mukaan lukien valo) tai sähkövirran kulkuun puuaineen läpi.<br />
A<strong>ja</strong>tuksena on että puun ympärillä olisi useita eri signaalilähteitä <strong>ja</strong> jokaisesta lähteestä<br />
tullut signaali mitataan kaikilla puun ympärillä olevilla sensoreilla. Näiden sensoreiden<br />
keräämää dataa prosessoimalla saataisiin tietoa puun sisärakenteesta. Näiden<br />
menetelmien hankaluutena röntgensäteilyyn verrattuna on se, että ne ha<strong>ja</strong>antuvat <strong>ja</strong><br />
siroavat puun sisällä huomattavasti enemmän kuin röntgensäteily, jolloin yksittäisen<br />
sensorin vaste on monitulkintaisempi <strong>ja</strong> laskenta siten hankalampaa. Myös<br />
nopeusvaatimukset saattavat olla esteenä, jos puun ympärillä olevista signaalilähteistä<br />
lähetettävät signaalit pitää lähettää eri aikaan, jotta ne eivät sekoitu keskenään.<br />
- 35 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
4 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian<br />
toimi<strong>ja</strong>t<br />
Luvussa on käsitelty mekaanisen metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t.<br />
Toimijoita ovat yritykset <strong>ja</strong> tutkimuslaitokset, jotka on edelleen <strong>ja</strong>ettu kahteen ryhmään<br />
kotimaisiin <strong>ja</strong> ulkomaisiin toimijoihin. Näiden toimijoiden asiakkaita <strong>ja</strong><br />
yhteistyökumppaneita ovat sahat, vaneritehtaat <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>lostuslaitokset. Selvityksessä<br />
pääpaino on kuitenkin suomalaisen metsäteollisuuden yleisesti hyödyntämissä<br />
toimijoissa, sillä esimerkiksi Kanada-USA akselilla on Suomessa vähän tunnettu<strong>ja</strong><br />
toimijoita. Ja ellei laitevalmistajia, niin ainakin Suomessa vähän tunnettu<strong>ja</strong><br />
tutkimuslaitoksia löytyy myös Euroopasta. Selvityksessä on myös pyritty kartoittamaan<br />
yrityksiä jotka eivät vielä toistaiseksi toimi mekaanisen metsäteollisuuden parissa, mutta<br />
joiden osaamisella saattaisi olla potentiaalia alan edelleen kehittämisessä.<br />
4.1 Yritykset<br />
Sekä kotimaiset että ulkomaiset yritykset on ryhmitelty vielä kahteen osaan:<br />
Mekaanisessa metsäteollisuudessa toimivat <strong>ja</strong> lähellä mekaanista metsäteollisuutta<br />
toimivat yritykset, esim. kuitupuuta käsittelevät toimi<strong>ja</strong>t. Myös vaneriteollisuudessa<br />
toimivat yritykset on luokiteltu toiseen ryhmään. Suomesta on kartoitettu kokonaan<br />
muilla alueilla toimivia yrityksiä, joilla saattaisi olla potentiaalia tällä alueella. Kotimaiset<br />
mekaanisessa metsäteollisuudessa toimivat yritykset, tai yritykset joilla saattaisi olla<br />
potentiaalia tällä alueella ovat pääsääntöisesti pieniä alle kymmenen hengen yrityksiä<br />
joiden investointimahdollisuudet alan kehitykseen ovat ra<strong>ja</strong>lliset. Muilla aloilla kuin<br />
mekaanisessa metsäteollisuudessa tai sen lähellä toimivia yrityksiä, joilla olisi<br />
potentiaalia mekaanisen metsäteollisuuden mittauksissa, löytyy varmasti paljon<br />
enemmänkin kuin mitä alla on lueteltu, varsinkin ulkomailta. Ongelma on tunnistaa tämä<br />
potentiaali, <strong>ja</strong> vaikka potentiaali olisi helposti tunnistettavissakin, monet tällaiset<br />
yritykset eivät vain ole metsäteollisuuden parissa toimiville tuttu<strong>ja</strong>.<br />
- 36 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
4.1.1 Suomalaiset yritykset<br />
Sahateollisuudessa toimivat yritykset<br />
Espoolainen FinScan Oy [15] toimittaa digitaalikameroihin perustuvia sahatavaran<br />
laadutusjärjestelmiä poikittain kulkevalle sahatavaralle. Viivakamerat skannaavat saheen<br />
molemmilta lappeilta <strong>ja</strong> syrjältä. Digitaalista kuvankäsittelyä hyödynnetään vikojen kuten<br />
oksien, värivikojen, halkeamien va<strong>ja</strong>asärmän yms. löytämiseen. Järjestelmä voidaan<br />
asentaa sahalin<strong>ja</strong>lle sahan jälkeen jolloin voidaan tehdä tuorelajittelua <strong>ja</strong> optimoida<br />
särmäystä <strong>ja</strong> saheiden katkontaa. Kuivauksen jälkeen järjestelmää käytetään<br />
laatulajittelussa. FinScan on toimittanut sahoille myös laserteknologiaan perustuvia<br />
mittausratkaisu<strong>ja</strong> sekä vaneriteollisuuteen digitaalikameroihin perustuvaa viilun<br />
laadunmittaus- <strong>ja</strong> paikkauksenoh<strong>ja</strong>usjärjestelmää.<br />
Vääksyssä toimiva Lisker Oy [35] toimittaa pitkittäin kulkevan pyöreän <strong>ja</strong> sahatun puun<br />
profiilimittauslaitteita <strong>ja</strong> poikittain kulkevan sahatavaran laadutus- <strong>ja</strong> lajittelujärjestelmiä.<br />
Profiilimittauslaitteet perustuvat puolijohdelaseriin, joka piirtää laser-viivan kohteen<br />
pinnalle sekä kameraan, joka viivan paikasta päättelee kohteen profiilin. Myös Lisker<br />
tarjoaa värikameroihin perustuvaa sahatavaran laadutusta sekä tuoreelle että kuivatulle<br />
tavaralle. Laitteisto tunnistaa <strong>ja</strong> luokittelee tavallisimmat laatuviat, kuten oksat, väriviat,<br />
va<strong>ja</strong>asärmät, pihkataskut jne.<br />
Inx-Systems [25] Vantaalta toimittaa myös konenäköjärjestelmiä mekaaniseen<br />
metsäteollisuuteen. Inx-Systems tarjoaa sahatavaran leveys <strong>ja</strong> paksuusmittareita sekä<br />
särmäyksen optimointia <strong>ja</strong> kameroihin perustuvaa laadutuslaitteistoa pitkittäin kulkevalle<br />
sahatavaralle. Laite tunnistaa <strong>ja</strong> luokittelee tyypillisiä pintaviko<strong>ja</strong> kuten oksia.<br />
Espoossa toimiva Codator Oy [9] tarjoaa pitkittäin kulkevalle sahatavaralle<br />
laadutusjärjestelmää <strong>ja</strong>tko<strong>ja</strong>lostukseen. Kameroihin perustuva järjestelmä tunnistaa<br />
viko<strong>ja</strong>, kuten oksat, va<strong>ja</strong>asärmät <strong>ja</strong> halkeamat, jolla voidaan optimoida sahausta<br />
mittaukseen perustuen. Codator tarjoaa poikittain kulkevan kuitupuun otantamittaukseen<br />
lasereihin perustuvaa tilavuusmittaria. Codator tarjoaa myös kuitupuun<br />
- 37 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
tilavuusmittaukseen puutavara-autossa etäisyys- <strong>ja</strong> viuhkalasereihin perustuvaa<br />
kehyskuvanmittausjärjestelmää.<br />
Hollolalainen Bintec Oy [3] tarjoaa tomografialaitteisto<strong>ja</strong> sahan tukkilajitteluun.<br />
Läpivalaisuröntgenlähteisiin perustuvat laitteet pal<strong>ja</strong>stavat tukin sisärakenteen kuten<br />
lahon, oksakiehkurat, kuoriosuuden <strong>ja</strong> sydän-/mantopuura<strong>ja</strong>n. Röntgenlaitteisto antaa<br />
myös informaatiota sisälahosta. Röntgenlaitteistojen ehdoton etu on, että ne<br />
mahdollistavat tukkiluokittelun sisäominaisuuksien mukaan. Röntgenlaitteistojen etu on<br />
myös se, että ne löytävät sahanteriä vioittavat materiaalit, kuten kivet, metallinaulat,<br />
ammusten jäänteet jne., jotka saattavat jäävät usein muuten huomaamatta. Bintec tarjoaa<br />
kehittyneimpänä laitteenaan neljästä suunnasta mittaavaa tukkiröntgeniä.<br />
Lappeenrantalainen Visiometric Oy [76] toimittaa passiiviseen laseriin perustuvia<br />
profiilimittareita sahateollisuuteen. Yrityksen tukkimittarit lienevät käytetyimpiä<br />
mekaanisessa metsäteollisuudessa Suomessa sekä sahoilla että vaneritehtailla. Yritys<br />
tarjoaa tukkimittareiden lisäksi myös pelkan <strong>ja</strong> parrun optimointimittareita, sahatavaran<br />
profiilimittausta <strong>ja</strong> särmämittaria. Visiometricin laitteissa viivalaserit hei<strong>ja</strong>stavat<br />
laserviivan kappaleen pinnalle, joka kuvataan kameroilla. Tästä päätellään kappaleen<br />
tilavuus. Saheen päätykamera määrittää sahatavaran sydän <strong>ja</strong> pintapuolen.<br />
Helsinkiläinen Limab Oy [34] myy omia Ruotsissa valmistettu<strong>ja</strong> laserteknologiaan<br />
poh<strong>ja</strong>utuvia dimensiomittareita. Näitä ovat mm. sahatavaran pituusmittari,<br />
va<strong>ja</strong>asärmämittari <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>losteen kuperuuden mittaus ennen höyläystä. Limab edustaa myös<br />
Visiometricin tukkimittaria, Bintecin tukkiröntgeniä sekä Dynalysen akustisia<br />
lujuusmittareita.<br />
Mikkeliläinen Inray [23] valmistaa <strong>ja</strong> myy yhdestä suunnasta mittaavaa tukkiröntgeniä.<br />
Yhdestä suunnasta mittaava tukkiröntgenkin tuottaa hyödynnettävää tietoa puutavaran<br />
sisärakenteesta. Tällaisia ovat mm. oksatiedot, laho, vieraat esineet, sydänpuu, kuoreton<br />
läpimitta <strong>ja</strong> lustonpaksuus.<br />
- 38 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
Kauhajoella toimiva Pinomatic Oy [52] on oikeastaan automaatiojärjestelmiä toimittava<br />
yritys, <strong>ja</strong> puutavaran mittauslaitteistot eivät kuulu heidän päätoimialaansa. He kuitenkin<br />
toimittavat konenäkökameroihin perustuvaa pitkittäin kulkevan <strong>ja</strong>losteen pinnan<br />
laatumittaria, jolla voidaan oh<strong>ja</strong>ta <strong>ja</strong> optimoida katkontaa.<br />
Kuten edellä, myös Heinolalainen Tuusplan [70] on profiloitunut enemmän<br />
automaatiojärjestelmien, kuin puutavaran mittauslaitteiden toimitta<strong>ja</strong>ksi. Tuusplan<br />
toimittaa kuitenkin laserskannereihin perustuvaa sahatavaran pituusmittaria.<br />
Lähellä mekaanista metsäteollisuutta toimivat yritykset<br />
Savonlinnassa toimiva Teknosavo Oy [69] on toimittanut pääasiassa kuiduttavalle<br />
metsäteollisuudelle automaatio-, ohjelmisto- <strong>ja</strong> mekaniikkasuunnittelua. Teknosavon<br />
tarjoamissa mittalaitteissa on myös konenäköön perustuvia mittausratkaisu<strong>ja</strong>. Yritys<br />
tarjoaa mm. kameratekniikkaan perustuvia puun <strong>ja</strong> hakkeen kuoripitoisuuden<br />
mittauslaitteita, hakkeen laatumittausta <strong>ja</strong> kuorintarummun täyttöastemittausta.<br />
Puutavaranippujen lastauksen hallinta perustuu laserteknologiaan, jolla saadaan nipun<br />
dimensioita, paikka <strong>ja</strong> kurotta<strong>ja</strong>punnituksen avulla tuoretiheys.<br />
Rauten omistama Ka<strong>ja</strong>anilainen Mecano [39] on toimittanut konenäkö- <strong>ja</strong><br />
kosteudenmittausjärjestelmiä vaneriteollisuuteen. Pääsääntöisesti kameroihin perustuvat<br />
järjestelmät mittavat viilun laatua (esim. viko<strong>ja</strong>, tasaisuutta jne.) <strong>ja</strong> hankitun<br />
mittaustiedon perusteella paikkaavat viilussa olevia viko<strong>ja</strong> sekä luokittelevat, katkovat <strong>ja</strong><br />
<strong>ja</strong>tkavat viilu<strong>ja</strong>. Vastaava laadunmittaus- <strong>ja</strong> paikkausjärjestelmä on tarjolla myös<br />
paneelille.<br />
SKS Groupiin kuuluva Jyväskyläläinen SKS Vision Systems Oy [61] toimittaa<br />
integroitu<strong>ja</strong> konenäköantureita <strong>ja</strong> myös kameroihin perustuvia paperiteollisuuden<br />
mittauksia. Pyöreän puun mittauksien kehittämisessä SKS Vision Systems Oy oli<br />
aktiivisempi kymmenisen vuotta sitten, jolloin se kehitti kameroihin <strong>ja</strong> lasereihin<br />
perustuvan kuitupuun otantamittausjärjestelmän. Viimeisin puunmittaukseen SKS Vision<br />
Systemsillä kehitetty konenäkötuote oli viuhkalasereihin perustuva kuitupuun<br />
- 39 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
kehyskuvamittaus puutavara-autossa. Järjestelmä on vastaava Codatorin järjestelmän<br />
kanssa.<br />
Muualla kuin mekaanisessa metsäteollisuudessa tai sen lähellä toimivat yritykset,<br />
joiden osaamisella voisi olla potentiaalia mekaanisessa metsäteollisuudessa<br />
Sekä sahatavaran että pyöreän puun mittauksiin on visioitu <strong>ja</strong> myös jonkin verran tutkittu<br />
mikroaaltomittausta. Myös mikroaaltoihin poh<strong>ja</strong>utuvia sovelluksia on muutama tarjolla<br />
metsäteollisuuteen, joskaan ei pyöreälle puulle. Kehittyneellä mikroaaltotekniikalla voisi<br />
olla mahdollista puun sisärakenteen sekä kosteuden karkea tutkiminen. Suomalaisista<br />
yrityksistä Oululainen Senfit Oy [59] on mikroaaltotekniikan asiantunti<strong>ja</strong> <strong>ja</strong> voisi olla<br />
mahdollinen yhteistyökumppani.<br />
Tamperelainen Cavitar Oy [5] on diodilaservalaisun ammattilainen. Yrityksen tuotteet<br />
voivat ratkaista ongelmia, jotka rajoittavat perinteisten konenäköjärjestelmien<br />
soveltamista. Voimakas tai vaihtuva taustavalo on usein ongelma varsinkin<br />
ulkoilmasovelluksissa, mutta diodilasereilla tämä ongelma voidaan ratkaista. Perinteisille<br />
menetelmille ongelmallinen kuumien kohteiden kuvaus on myös mahdollista<br />
diodilaservalaisun avulla. Cavitar tarjoaa ratkaisu<strong>ja</strong> hyvin nopeiden tapahtumien<br />
mittaukseen lyhyen valaisua<strong>ja</strong>n kautta. Diodilaservalaisun nopeus pysäyttää liikkeen <strong>ja</strong><br />
poistaa myös tärinän aiheuttamat ongelmat kuvauksessa.<br />
Salossa toimiva Citius Imaging [8] suunnittelee <strong>ja</strong> valmistaa kestäviä<br />
suurnopeusmatriisikameroita käyttökohteisiin, joissa liike pitää pysäyttää. Pienimällä<br />
noin 600 pikselin resoluutiolla saadaan yli 100 000 kuvaa sekunnissa, suurimmalla n.1,3<br />
megapikselin resoluutiolla kuvausnopeus on runsaat 400 kuvaa sekunnissa. Mekaanisessa<br />
metsäteollisuudessa suurnopeuskameroita voitaisiin käyttää toimilaitteiden kuten sahan,<br />
höylän, sorvin tms. terien tai pinnoituksessa käytettävien suuttimien toiminnan<br />
seuraamiseen.<br />
Oululainen Spectral Imaging Ltd, lyhemmin Specim [62] toimittaa<br />
spektrikuvantamislaitteisto<strong>ja</strong>, kuten spektrikameroita <strong>ja</strong> -skannereita. Specim tarjoaa<br />
- 40 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
spektrikameroita 200nm aallonpituusalueelta aina 12000nm asti. Paras resoluutio 0,3nm<br />
saavutetaan Raman-sironnan havaitsemiseen tarkoitetulla mittarilla. UV- <strong>ja</strong> näkyvän<br />
valon aallonpituuskaistalla päästään 2nm erottelukykyyn. Specimin kuvantamislaitteita<br />
on käytetty useilla eri sovellusalueilla, kuten geologiassa, elintarvikkeiden <strong>ja</strong> lääkkeiden<br />
tarkastamisessa, maaperän <strong>ja</strong> metsien ilmakuvauksessa. Puuteollisuudessa Specimin<br />
laitteita on käytetty paneelin pinnan laadun tarkastamisessa. Valon laa<strong>ja</strong>n taajuusspektrin<br />
analyysiä voitaisiin käyttää myös pyöreälle puulle, saheelle <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>losteelle monissa eri<br />
mittauksissa.<br />
Sekä Espoossa että Tampereella toimiva Oy Delta Enterprise Ltd [11] tarjoaa mm.<br />
automaatio- <strong>ja</strong> ohjelmistosuunnittelua sekä mittaus- <strong>ja</strong> laadunvalvontajärjestelmiä.<br />
Mekaaniseen metsäteollisuuteen he ovat toimittaneet sahatavaran profiilin <strong>ja</strong> kuperuuden<br />
mittauslaitteiston.<br />
Kemiallisessa metsäteollisuudessa <strong>ja</strong> erityisesti paperiteollisuudessa on konenäköä<br />
käytetty paljonkin eri prosessin vaiheissa raaka-aineen tai tuotteen laadun valvonnassa.<br />
Suuryrityksistä ainakin Metso Automation [42] <strong>ja</strong> Honeywell [20] ovat panostaneet<br />
kemiallisen metsäteollisuuden konenäköratkaisuihin <strong>ja</strong> synergiaa saattaisi mekaaniselle<br />
puolelle löytyä. Pienemmistä yrityksistä Jyväskyläläinen Viconsys Oy:n [75] toiminta<br />
alue on ollut myös paperiteollisuuden konenäköjärjestelmissä.<br />
Konenäköjärjestelmiä varten vaaditaan kehittyneitä kuvankäsittelyalgoritme<strong>ja</strong>.<br />
Digitaaliseen kuvankäsittelyyn suuntautuneista yrityksistä mainittakoon ainakin<br />
Oululainen Intopii [24] <strong>ja</strong> Tamperelainen Pixact [53], joista molemmista löytyy<br />
kokemusta mekaanisesta metsäteollisuudesta hankittujen kuvien käsittelystä.<br />
Jälkimmäisellä löytyy myös asiantuntemusta suurnopeuskameroilla tehtävistä<br />
mittauksista <strong>ja</strong> kuva-analyyseistä.<br />
- 41 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
4.1.2 Ulkomaalaiset yritykset<br />
Sahateollisuudessa toimivat yritykset<br />
Ruotsalainen RemaControl [56] tarjoaa sahoille useita mittalaitteita. Tukin mittaukseen<br />
on markkinoilla laserteknologiaan perustuva tukkimittari, kahdesta suunnasta mittaava<br />
tukiröntgen, sekä lasersäteen sirontaan perustuva kuoren mittaus. Rema tarjoaa myös<br />
laseriin perustuvaa sahatavaran dimensiomittausta.<br />
Italialainen Microtec [43] tarjoaa laa<strong>ja</strong>n valikoiman puutavaran mittauslaitteita niin<br />
pyöreälle puulle kuin saheellekin. Sovelluksissa on hyödynnetty useita teknologioita.<br />
Pyöreälle puulle Microtec tarjoaa infrapunavaloverhotekniikalla toimivia 3Dprofiilimittareita,<br />
kameroihin perustuvaa 3D-mittaria, laserkolmiomittausta <strong>ja</strong> 1-3<br />
suunnasta mittaavaa tukkiröntgeniä. Sahatavaralle on tarjolla 3D-profiili- <strong>ja</strong><br />
dimensiomittaus, joka perustuu IR-valoverhoon, kameraan <strong>ja</strong> kolmiomittauslaseriin.<br />
Saheen tiheyttä, sisä- <strong>ja</strong> pintalaatua mitataan röntgenillä sekä lasersironnan avulla.<br />
Sahatavaran lujuutta mitataan etäisyyslaserilla, joka perustuu kappaleen<br />
värähtelytaajuuden mittaukseen. Vasta markkinoille on tullut sahatavaran kosteusmittari<br />
jonka toimintaperiaatetta ei julkisesti saatavassa materiaalissa kerrota. Laitteet voidaan<br />
pääsääntöisesti asentaa sekä pitkittäin, että poikittain kulkevalle sahatavaralle.<br />
Ruotsalainen Innovativ Vision Ab [78] on luonut Woodeye-skannerin, joka on kehitetty<br />
sahatavaran <strong>ja</strong>tko<strong>ja</strong>lostuksen tarpeisiin, joten laite on kehitetty pitkittäin kulkevalle<br />
sahatavaralle. Yritys tarjoaa värikameroihin perustuvia dimensio <strong>ja</strong> laatulajittelulaitteita<br />
sekä edelleen sahauksen <strong>ja</strong> katkaisun optimointilaitteita huonekalu-, ikkuna-, parketti-,<br />
liimapalkki- yms. teollisuudelle. Laitteistojen luvataan soveltuvan sekä havu- että<br />
lehtipuille.<br />
Weinig Groupin äskettäin ostama Luxemburgilainen LuxScan [38] toimittaa dimensio- <strong>ja</strong><br />
laatumittauslaitteita sahatavaran <strong>ja</strong>tko<strong>ja</strong>lostukseen. Pitkittäin kulkevan sahatavaran<br />
analysointiin on tarjolla useita eri teknologioita, kuten laserteknologia, röntgenmittaus <strong>ja</strong><br />
värikameratekniikka. Laitteisto<strong>ja</strong> käytetään dimensioiden <strong>ja</strong> muotovikojen sekä pinta- <strong>ja</strong><br />
- 42 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
sisävikojen määrittämiseen <strong>ja</strong> edelleen katkaisu- <strong>ja</strong> halkaisusahauksen optimointiin,<br />
laatulajitteluun, lujuuslajitteluun <strong>ja</strong> värinmittaukseen. Luxscanilla on myös tuote joka<br />
analysoi saheen katkaisupintaa, josta päätellään syysuunta, sydänpuupuoli <strong>ja</strong><br />
sahatavarakappaleen kuperuus.<br />
Ruotsissa toimiva Dynalyse AB [14] toimittaa akustisia sahatavaran lujuusmittareita.<br />
Laitteen toimintaperiaate on seuraava: Vasara lyö saheen päähän, <strong>ja</strong> mikrofoni tallentaa<br />
kaiun. Vastesignaali analysoidaan, jonka perusteella päätellään sahatavarakappaleen<br />
tiheys <strong>ja</strong> kimmomoduli, <strong>ja</strong> edelleen kappale voidaan lujuusluokitella.<br />
Kanadalainen Comact [10] tarjoaa hyvin laa<strong>ja</strong>n valikoiman pyöreän puun, sahatavaran <strong>ja</strong><br />
myös pellettien käsittely- <strong>ja</strong> prosessointilaitteita. Puutavaran mittaukseen <strong>ja</strong> optimointiin<br />
Comact tarjoaa kameroihin <strong>ja</strong> lasereihin perustuvaa järjestelmää, joka mittaa pyöreän<br />
puun profiilin. Heillä on myös kameroihin <strong>ja</strong> lasereihin perustuva sahatavaran<br />
profiilimittaus sekä laatuluokitteli<strong>ja</strong>, joka tunnistaa tyypilliset sahatavaran pintaviat,<br />
kuten oksat, pihkataskut, halkeamat, sinistymät, lahot jne. Comactilla on myös tukin<br />
päätykameraan perustuva laite sinistymän tunnistamista varten.<br />
Itävaltalainen Sprecher Automation GmbH [63] tarjoaa automaatioratkaisu<strong>ja</strong> useille eri<br />
teollisuuden aloille, kuten energian tuotantoon suurjännitejärjestelmiin,<br />
betoniteollisuuteen jne. Metsäteollisuuteen Sprecher tarjoaa mittareita sekä pyöreän puun<br />
että sahatavaran mittaukseen Sprescan tuotemerkin alla. Pyöreän puun<br />
profiilimittaukseen on tarjolla viivalasereihin <strong>ja</strong> vastapäätä oleviin detektoreihin tai<br />
kameroiden <strong>ja</strong> laserviivan yhdistelmään perustuvia laitteita. Erikoisuutena Sprecher<br />
tarjoaa myös etäisyyslasereihin perustuvaa poikittain kulkevan tukin profiilimittaria.<br />
Sahatavaran mittaukseen Sprecher tarjoaa viivalasereihin <strong>ja</strong> kameroihin tai<br />
etäisyyslasereihin perustuvia saheen profiilimittareita. Profiilimittareita on tarjolla myös<br />
sahatavaran <strong>ja</strong>tko<strong>ja</strong>lostukselle höyläyksen optimointiin. Saheen tai <strong>ja</strong>losteen<br />
katkaisupinnan analyysiin Sprecher tarjoaa päätykameraan perustuvia Sprescan Ring <strong>ja</strong><br />
Sprescan Crack järjestelmiä, jotka mittaavat vuosiluston kaarevuutta, ytimen paikkaa <strong>ja</strong><br />
- 43 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
päätyhalkeamia. Sprecher tarjoaa myös kapasitiiviseen mittaukseen perustuvaa saheen<br />
kosteusmittaria.<br />
Kanadalainen Autolog [2] valmistaa <strong>ja</strong> myy laseriin perustuvia pyöreän puun, pelkan <strong>ja</strong><br />
sahatavaran profiilimittareita, jotka optimoivat sahausta, pelkan sivujen haketusta <strong>ja</strong><br />
saheen särmäystä. Autolog tarjoaa myös sahatavaran laatulajittelua perustuen<br />
kameratekniikkaan.<br />
Kanadalainen LMI Technologies Inc. [36] valmistaa konenäkösensoreita, komponentte<strong>ja</strong><br />
<strong>ja</strong> ohjelmisto<strong>ja</strong> useille eri teollisuuden aloille. <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden tarpeisiin<br />
heillä on tarjota sensoreita, jotka yhdistävät 3D laserprofilointia, valoverhotekniikkaa <strong>ja</strong><br />
kamerateknologiaa. Sensoreita tarjotaan pyöreän puun, pelkan <strong>ja</strong> saheen<br />
profiilinmittaukseen, sorvipöllin keskitykseen <strong>ja</strong> viilun/vanerin paksuuden mittaukseen.<br />
LMI:n sensoreita <strong>ja</strong> komponentte<strong>ja</strong> on käytetty muiden mittalaitevalmistajien tuotteissa.<br />
Pohjoisamerikkalainen USNR [73] valmistaa <strong>ja</strong> myy käsittely, prosessointi <strong>ja</strong><br />
optimointilaitteita koko mekaanisen metsäteollisuuden alueelle niin saha- <strong>ja</strong>loste kuin<br />
vaneriteollisuuteen. Laitteita löytyy mm. katkontaan, sahaukseen, kuivaukseen <strong>ja</strong><br />
höyläykseen. USNR tarjoaa tukin <strong>ja</strong> pelkan sahauksen optimointia varten 3D-skannereita.<br />
USNR:n hil<strong>ja</strong>ttain ostama kanadalais-amerikkalainen Newnes-McGehee [46] tarjoaa<br />
samoin prosessointilaitteita saha-, <strong>ja</strong>loste- <strong>ja</strong> vaneriteollisuuteen <strong>ja</strong> myös 3Dprofiilimittareita<br />
tukin katkonnan <strong>ja</strong> sahauksen optimointiin sekä saheen prosessoinnin<br />
optimointiin. Löytyypä Newnes-McGeheeltä kameraan perustuva visuaalisten vikojen<br />
kuten oksien, halkeamin, lahon jne. tunnistus sahatavaran lappeelta <strong>ja</strong> siihen perustuva<br />
särmäys. Röntgenteknologiaa sovelletaan pitkittäin kulkevan sahatavaran sisärakenteen<br />
tutkimiseen. USNR on ostanut myös amerikkalaisen Inovec Inc.:n [22] joka valmistaa<br />
sahalaitoksille LMI:n komponenteilla toteutettu<strong>ja</strong> profiilimittareita sahauksen,<br />
särmäyksen <strong>ja</strong> saheen katkonnan optimointiin.<br />
Saksalainen Döscher & Döscher GmbH [12] valmistaa mikroaaltotekniikkaan perustuvia<br />
kosteusmittareita useille eri teollisuuden haaroille. Döscherillä on pitkittäin kulkevan<br />
- 44 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
saha<strong>ja</strong>losteen, paneelin, parketin, vanerin jne. kosteuden mittaukseen tarjolla<br />
TimberScaniksi nimetty laite. Mekaanisessa metsäteollisuudessa Döscherin tuotteita on<br />
sovellettu mm. kuivatun viilun kosteuden mittauksessa vaneriteollisuudessa <strong>ja</strong> lamellien<br />
kosteuden mittaamisessa parkettiteollisuudessa.<br />
Hollantilainen Brookhuis Micro-Electronics BV [4] tarjoaa kannettavia tai<br />
tuotantolin<strong>ja</strong>lle asennettavia kosteus- <strong>ja</strong> lujuusmittareita. Kosteusmittarit perustuvat<br />
kapasitiivisiin antureihin, <strong>ja</strong> niitä on tyypillisesti asennettu sahatavaran kosteusmittareiksi<br />
kuivauksen jälkeen. Tuoresahatavaran kosteuden mittaukseen mittarit eivät oikein<br />
sovellu. Teknologiaa, johon lujuusmittarit perustuvat ei yhtiö tuo esitteissään julki, mutta<br />
mittarit toimivat puutavaraa koskettamatta.<br />
Ranskalais-sveitsiläinen CBS-CBT [6] tarjoaa NDT menetelmiä hyödyntäviä laitteisto<strong>ja</strong><br />
puun lujuuden mittauksiin. Tarjolla on sekä kannettavia laitteitta kasvavan puun <strong>ja</strong><br />
pylväiden tutkimiseen, että tuotantolin<strong>ja</strong>lle asennettava järjestelmä massiivipuun sekä<br />
liimapalkkien lujuuden määritykseen. Ultraäänirakennemittauksen lisäksi sahoille<br />
asennettava laitteisto mittaa puutavaran tiheyden koskettavalla voima-anturilla <strong>ja</strong><br />
kosteuden sähköisesti.<br />
Muussa mekaanisessa metsäteollisuudessa toimivat yritykset<br />
Amerikkalainen Ventek Inc. [74] valmistaa käsittely-, paikkaus- <strong>ja</strong> mittauslaitteita<br />
vaneriteollisuuden prosesseihin. Ventek toimittaa kamerateknologiaan perustuvia viilun<br />
laadun mittauslaitteita, joita hyödynnetään laadutuksen lisäksi myös vikojen<br />
paikkauksessa. Heillä on myös sähköiseen mittaukseen <strong>ja</strong> fyysiseen kontaktiin perustuva<br />
viilun kosteusmittari.<br />
- 45 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
Suomalaiset yritykset<br />
Ulkomaiset yritykset<br />
Sahateollisuudessa toimivat<br />
Ply<br />
Sahateollisuudessa toimivat<br />
Ply<br />
- 46 -<br />
Kamera (VIS)<br />
Laser<br />
Finscan x x<br />
Lisker x x<br />
Visiometric x x<br />
Bintec x<br />
InX-Systems x x<br />
Inray x<br />
Codator x x<br />
Limab x<br />
Pinomatic x x<br />
Mecano (+Raute) x (x) x x<br />
RemaControl x x x<br />
Comact x x<br />
Röntgen<br />
Microtec x x x ?<br />
Sprecher Automation x x x<br />
WoodEye x x<br />
Luxscan x x x<br />
Autolog x x<br />
USNR x x x<br />
LMI x x<br />
Hermary Opto Electronics x<br />
Dynalyse x<br />
Döscher & Döscher x<br />
Brookhuis Micro-Electronics x<br />
CBS-CBT x x<br />
Ventek x<br />
Pier-Electronic x<br />
Taulukko 1. Tärkeimmät mittalaitevalmista<strong>ja</strong>t <strong>ja</strong> heidän käyttämänsä teknologiat<br />
mekaanisessa puun<strong>ja</strong>lostuksessa.<br />
Mikroaallot<br />
Akustinen<br />
Sähköinen
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
Saksalainen Pier-Electronic [51] tarjoaa UV, näkyvän valon NIR <strong>ja</strong> IR taajuusalueella<br />
toimivia fotometrisiä analyysilaitteita nesteille kaasuille <strong>ja</strong> kiinteille aineille. Laitteet<br />
mittaavat joko kohteesta hei<strong>ja</strong>stuvaa tai sen läpäisevää valoa. Mekaaniseen<br />
metsäteollisuuteen Pier-Electronic on toimittanut valon absorptioon perustuvaa<br />
vaneriviilun kosteusmittaria.<br />
Tanskalainen Dralle A/S [13] on kehittänyt kahteen digitaalikameraan perustuvan<br />
stereokuvauslaitteiston, joka asenetaan ajoneuvon katolle. Ajoneuvon a<strong>ja</strong>essa<br />
puutavarapinon (tyypillisesti kuitupuupino) ohi, katolla oleva mittalaite kuvaa <strong>ja</strong> laskee<br />
puutavarapinon<br />
keskitiheyden.<br />
tilavuuden sekä antaa runkojen läpimitta<strong>ja</strong>kauman <strong>ja</strong> pinon<br />
Edellisellä sivulla oleva Taulukko 1 esittää yhteenvedon luvussa mainituista tärkeimmistä<br />
mekaanisen metsäteollisuuden mittalaitevalmistajista sekä heidän käyttämistään<br />
mittausteknologioista.<br />
4.2 Tutkimuslaitokset<br />
Metsä- <strong>ja</strong> puualan tutkimustoiminta <strong>ja</strong> myös alan teknologia Suomessa on perinteisesti<br />
ollut vahvaa <strong>ja</strong> edelleen suomalaiset tutkimuslaitokset kulkevat alan kansainvälisen<br />
kehityksen kärjessä. Seuraavassa kappaleessa on haarukoitu mahdollisia<br />
tutkimusyhteistyökumppaneita mekaanisen puun mittausteknologioiden kehittämistä<br />
varten <strong>ja</strong> kappale painottuukin hyvin vahvasti suomalaisiin tutkimusalan toimijoihin.<br />
Muutamia lähialueilla toimivia ulkomaisia tutkimuslaitoksia on mainittu. Kemiallisen<br />
metsäteollisuuden puolella tutkimus <strong>ja</strong> kehitys Suomessa on kuitenkin ollut<br />
pitkäjänteisempää <strong>ja</strong> sitä on tehty laajemmalla rintamalla, kuin mekaanisen<br />
metsäteollisuuden puolella. Pääsyynä lienee se että kemiallisella puolella on suuria<br />
teknologiayrityksiä laitevalmistajina, jolloin tutkimusvolyymitkin voivat olla merkittäviä<br />
<strong>ja</strong> tutkimuslaitosyhteistyö pitkäkestoista. Tavallisimmin tutkimuslaitoksilla on käynnissä<br />
vain muutama mekaanisen metsäteollisuuden tutkimushanke kerrallaan <strong>ja</strong> tämäkin muun<br />
(usein heidän mielestään merkittävämmän) tutkimuksen ohella. Pelkästään mekaanisen<br />
metsäteollisuuden teknologioihin keskittynyttä tutkimuslaitosta ei Suomessa ole.<br />
- 47 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
4.2.1 Suomalaiset tutkimuslaitokset<br />
VTT [77] on perinteisesti tehnyt vahvaa tutkimusta suomalaisen metsäteollisuuden<br />
hyväksi. VTT:n rakennustekniikan osastolla Espoossa on tehty pitkäjänteistä tutkimusta<br />
sahateollisuuden hyväksi. VTT:n Tampereen yksikössä on tutkittu näkyvän valon<br />
konenäköratkaisu<strong>ja</strong> myös mekaaniseen metsäteollisuuteen <strong>ja</strong> Espoossa VTT:n Anturien <strong>ja</strong><br />
langattomien laitteiden yksikössä on tutkittu puutavaran jäljitettävyyttä RFID-tagien<br />
avulla läpi puunhankintaketjun.<br />
Vaikka Metsäntutkimuslaitos [40] ei olekaan teknologiaan painottunut tutkimuslaitos,<br />
METLAn osaamisella <strong>ja</strong> puumateriaalin, hakkuiden, hankintaketjun yms. tuntemuksella<br />
on merkitystä puutavaran mittauslaitteita kehitettäessä. METLAn vastuulla on myös<br />
puutavaranmittauslain edellyttämä viranomaistoiminta, joten uusien mittalaitteiden<br />
kehitys vaatii yhteistyötä myös tähän suuntaan.<br />
Ka<strong>ja</strong>anissa toimiva Oulun Yliopiston Mittalaitelaboratorio (MILA) [45] tuottaa<br />
mittaustekniikan osaamista, jossa painopisteenä on puun<strong>ja</strong>lostusteollisuuden piirissä<br />
toimivia yrityksiä hyödyttävä optinen mittaustekniikka. Mittauskohteena on niin tukkien<br />
sahatavaran kuin viilun <strong>ja</strong> vanerinkin ominaisuuksien mittaus. Käytettyjä teknologioita<br />
ovat mm. mikroaallot, laserteknologiat, konenäkö sekä VIS, NIR <strong>ja</strong> IR-spektroskopia <strong>ja</strong><br />
näihin liittyvä kuvan- <strong>ja</strong> signaalinkäsittely.<br />
Oulun Yliopiston teknillisessä tiedekunnassa, sähkö- <strong>ja</strong> tietotekniikan osastolla on<br />
konenäköryhmä [49], jossa kehitetään tehokkaita kuvankäsittelyalgoritme<strong>ja</strong>. Heidän<br />
osaamisellaan on potentiaalia myös tulevaisuudessa, kun kehitetään kameroihin<br />
perustuvia mekaanisen puun mittausratkaisu<strong>ja</strong>. Vaikka pääpaino tutkimuksessa on<br />
muualla kun metsäteollisuudessa, ryhmässä on kehitetty mekaanista metsäteollisuutta<br />
varten mm. SOM-tekniikkaan perustuvia kuvankäsittelyalgoritme<strong>ja</strong>, joiden perusteella<br />
voidaan luokitella sahatavaran pintaviko<strong>ja</strong>. Kehitetyt konenäköalgoritmit ovat käytössä<br />
kaupallisessa sovelluksessa, joka laaduttaa sahatavaran lapekuvien perusteella.<br />
- 48 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
Teknillisessä korkeakoulussa automaatio- <strong>ja</strong> systeemitekniikan laitoksella [65] kehitetään<br />
robotiikkaan <strong>ja</strong> älykkäisiin koneisiin liittyvää teknologiaa. Mekaaniseen<br />
metsäteollisuuteen liittyen laitoksella on kehitetty puuta koskettamattomiin optisiin<br />
teknologioihin perustuvia mittausratkaisu<strong>ja</strong> metsäkoneisiin.<br />
Teknillisen korkeakoulun puun<strong>ja</strong>lostustekniikan laitoksella [67] tutkitaan paljon paperin<br />
valmistukseen, <strong>ja</strong>lostukseen <strong>ja</strong> painatukseen liittyviä asioita. Mekaanista metsäteollisuutta<br />
sivuavia aiheita ovat esimerkiksi puumateriaalin <strong>ja</strong> puutuotteiden ominaisuuksien<br />
tutkimus sekä puun käytön <strong>ja</strong> tuotantoprosessien kehittäminen. Nämä ovat kytköksissä<br />
puunmittausteknologiaan.<br />
Myös Helsingin Yliopiston maatalous- <strong>ja</strong> metsätieteellisessä tiedekunnassa<br />
metsätieteiden laitoksella [18] metsäteknologia on yksi tutkimuksen painopistealue.<br />
Metsäteknologian tutkimus on kuitenkin painottunut kuljetuksiin, logistiikkaan <strong>ja</strong><br />
metsäteknologian ympäristövaikutuksiin.<br />
Tampereen Teknillisen Yliopiston systeemitekniikan laitos [64] tunnetaan mittaus- <strong>ja</strong><br />
anturitekniikan sekä automaatio- <strong>ja</strong> säätötekniikan osaamisestaan. Metsäteollisuuteen<br />
liittyen laitoksella on tehty vuosikausia signaali- <strong>ja</strong> kuva-analyysiä sekä kemiallisen että<br />
mekaanisen <strong>puun<strong>ja</strong>lostuksen</strong> tarpeisiin. Tutkimusraportin aiheeseen liittyvää<br />
asiantuntemusta löytyy erityisesti kuvankäsittelystä <strong>ja</strong> monimutkaisten <strong>ja</strong> useiden<br />
mittaussignaalien yhteisestä käsittelystä<br />
Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa on puutekniikan laboratorio [32], jossa<br />
painopistealueita ovat mm. puuntyöstömenetelmät <strong>ja</strong> -koneet sekä sahojen<br />
mittaustekniikka. LTY:n tietotekniikan osastolla [33] taas on kuvankäsittely- <strong>ja</strong><br />
konenäköosaamista, jota on sovellettu mm. paperin <strong>ja</strong> kartongin tutkimukseen.<br />
Kuopion yliopiston Fysiikan laitoksella [31] on muun tutkimuksen ohessa tutkittu puuta<br />
koskettamattomia mittausmenetelmiä. Menetelminä on ollut mm.<br />
impedanssispektroskopia, akustinen emissio <strong>ja</strong> ultraääni <strong>ja</strong> tavoitteena esim. lahon<br />
- 49 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
tunnistus tukista. Laitoksella tutkitaan myös optista mittaustekniikkaa,<br />
valodiodispektroskopiaa, <strong>ja</strong> lääketieteellisten kuvien <strong>ja</strong> signaalienkäsittelyä.<br />
Joensuun Yliopiston Fysiikan laitoksella [26] tutkimus on keskittynyt moderniin<br />
optiikkaan <strong>ja</strong> sen sovelluksiin. Laitoksella toimiva InFotonics Center kehittää<br />
fotoniikkaan <strong>ja</strong> spektriväritutkimukseen liittyviä aiheita <strong>ja</strong> tehtäviin kuuluu myös<br />
tutkimuslähtöisten innovaatioiden kaupallistaminen. Joensuun Yliopiston<br />
Metsätieteellisestä tiedekunnasta [27] löytyy mm. metsäteknologian, puutieteen,<br />
puunhankinnan <strong>ja</strong> puun kasvun tutkimustoimintaa. Aiheilla on liityntäpintaa puutavaran<br />
mittauksen kanssa.<br />
Jyväskylän Yliopiston Fysiikan laitoksella [28] ydin- <strong>ja</strong> kiihdytin fysiikan<br />
huippuyksikössä on tutkittu mm. neutroniaktivaatiota materiaalien kosteuden<br />
mittaukseen. Ulkomailla menetelmää on tuotteistettu hakkeen kosteuden mittaukseen, <strong>ja</strong><br />
Jyväskylän yliopistossa on tutkittu menetelmän soveltuvuutta puutavaranipun tai tukin<br />
kosteuden mittaamiseksi.<br />
Suomalaisista ammattikorkeakouluista Mikkelin ammattikorkeakoulun [44]<br />
materiaalitekniikan klusteriin kuuluvan soveltavaan tutkimukseen <strong>ja</strong> kehitystyöhön<br />
erikoistuneen yksikön (YTI) yksi toimiala on puuteknologia. Puuteknologiassa<br />
painopistealueina on mm. sahatavaran sahaus, kuivaus, lajittelu, lämpökäsittely <strong>ja</strong><br />
kyllästäminen. Satakunnan ammattikorkeakoulussa [57] tehdään konenäkötutkimusta,<br />
jossa käytettyjä teknologioita ovat mm. IR-, NIR- <strong>ja</strong> spektrikuvaus. Myös 3Dmallintamista<br />
tehdään stereokuvaamalla. Kemi-Tornion ammattikorkeakoulussa [30]<br />
optisen mittaustekniikan laboratoriossa on sekä optiikan että konenäön<br />
tutkimusosaamista.<br />
4.2.2 Ulkomaalaiset tutkimuslaitokset<br />
Suomalainen puutavaran mittauksen tutkimus on ollut kansainvälisestikin katsottuna<br />
huippuluokkaa. Luontevia yhteistyökumppaneita löytynee melko helposti kotimaasta,<br />
mutta muutamia tutkimuslaitoksia kannattanee mainita lähialueiltamme.<br />
- 50 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologian toimi<strong>ja</strong>t<br />
________________________________________________________________________<br />
Metsäteknologiaan, puutekniikkaan, konenäköön, optisiin sekä NDT-mittauksiin (Nondestructive<br />
testing) erikoistuneita tutkimuslaitoksia on maailmalla hyvin paljon <strong>ja</strong> niitä<br />
kaikkia ei voi tämän raportin puitteissa käydä läpi.<br />
Luula<strong>ja</strong>n yliopiston Skellefteån [37] toimipisteessä on merkittävä puutieteen <strong>ja</strong><br />
puuteknologian sekä puufysiikan tutkimusyksikkö, jollaista suomesta ei löydy. Yksikön<br />
tutkimuksen painopisteitä ovat puutavaran mittaus, mittausinformaation käsittely sekä<br />
prosessien optimointi puun kaadosta lopputuotteeksi asti. NDT-menetelmät kuten<br />
röntgentomografia, ovat heillä merkittävässä asemassa <strong>ja</strong> NMR-teknologiankin<br />
mahdollisuuksia puutavaranmittauksessa on arvioitu.<br />
Ruotsalaiset Uppsalan yliopisto <strong>ja</strong> SLU (Sveriges lantbruksuniversitet) ovat<br />
muodostaneet yhteisen kuvankäsittely-yksikön, nimeltään Centrum för bildanalys [7].<br />
Yksikössä on tehty paljon lääketieteellisten kuvien käsittelyyn liittyvää tutkimusta, mutta<br />
hiukan myös metsäteollisuuteen liittyviä kuva-analyysiä niin pyöreälle puulle kuin<br />
puukuiduillekin.<br />
Halmstadin yliopisto [19] ei ole profiloitunut puuntutkimukseen, mutta yliopiston<br />
Rydberg-laboratoriossa on tutkittu sekä optiikkaa että mikroaaltotekniikkaa. <strong>Mekaanisen</strong><br />
puun tutkimuksiin liittyen on tehty pyöreän puun tomografiamittauksia<br />
mikroaaltotekniikkaa hyväksikäyttäen. Puun mikroaaltotutkimus näyttäisi <strong>ja</strong>tkuneen<br />
Chalmersin teknillisessä yliopistossa väitöskir<strong>ja</strong>ksi asti osin samojen henkilöiden<br />
toimesta kuin Halmstadissa.<br />
- 51 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologioiden kehityshankkeet<br />
________________________________________________________________________<br />
5 <strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologioiden<br />
kehityshankkeet<br />
Luvussa on käyty läpi raportin kirjoittamisvaiheessa esille tulleita <strong>ja</strong> käynnissä olevia<br />
mekaanisen metsäteollisuuden mittausteknologioiden tutkimus- <strong>ja</strong> kehityshankkeita.<br />
Jälleen painotus on suomalaisissa alan tutkimushankkeissa.<br />
Oulun yliopiston Mittalaitelaboratoriossa Ka<strong>ja</strong>anissa on meneillään 2011 vuoden lopussa<br />
päättyvä PUNOS-hanke [54], jossa tutkitaan lähi-infrapunavalon <strong>ja</strong> puumateriaalin<br />
vuorovaikutusta. Hankkeessa selvitetään puulajien optisia ominaisuuksia <strong>ja</strong> valon<br />
läpäisyä. Tavoitteena on mitata tuoreen puun kosteutta, sydän/pintapuuta <strong>ja</strong><br />
sormi<strong>ja</strong>tkosten laatua.<br />
VTT:n vetämässä, raportin ilmestyessä jo päättyneessä SisuPUU [60] hankkeessa<br />
tutkittiin <strong>ja</strong> mallinnettiin puun <strong>ja</strong>lostusketju metsästä sahatuotteeksi. Tutkimuksen<br />
mukaan tuotantoprosessia muuttamalla rungon arvosaantoa voidaan parantaa 10-30%.<br />
Tämä edellyttää puun ominaisuuksien tarkkaa mittaamista, mittaustiedon tehokasta<br />
keräämistä <strong>ja</strong> mittaustiedon muuntamista liiketoiminnan <strong>ja</strong> prosessien oh<strong>ja</strong>amiseen<br />
käytettäväksi informaatioksi.<br />
TKK Automaatiotekniikan laitoksen koordinoimassa METRIX-hankkeessa [41] on<br />
tutkittu <strong>ja</strong> kehitetty hakkuukoneiden mittaustekniikkaa. Raportin julkaisemisen aikoihin<br />
päättyvässä hankkeessa on selvitetty optisten mittausmenetelmien, kuten<br />
etäisyyslasereiden <strong>ja</strong> kameroiden soveltuvuutta leimikon, yksittäisen puun, pystyssä<br />
olevan <strong>ja</strong> kaadetun rungon sekä tukin tai pöllin mittaamiseen.<br />
Meneillään oleva kansainvälinen <strong>ja</strong> EU:n merkittävästi rahoittama Indisputable Key –<br />
hanke [21] pyrkii löytämään ratkaisu<strong>ja</strong> puutavaran jäljitettävyydelle metsästä<br />
lopputuotteeksi asti. Hankkeessa kehitetään RFID-tagi synteettisestä puun kaltaisesta<br />
materiaalista, joka ei aiheuta vaikeuksia normaalissa tuotantoprosessissa. Tagi voitaisiin<br />
- 52 -
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittausteknologioiden kehityshankkeet<br />
________________________________________________________________________<br />
liittää puuhun jo sen kasvaessa, <strong>ja</strong> tätä seurattaisiin korjuun jälkeen läpi<br />
puunhankintaketjun. Luonnollisesti mittaustekniikka on merkittävässä osassa hankkeessa<br />
tuottamassa informaatiota, jota RFID-tagin avulla voitaisiin kuljettaa yksittäisen<br />
kappaleen mukana.<br />
- 53 -
Johtopäätökset <strong>ja</strong> yhteenveto<br />
________________________________________________________________________<br />
6 Johtopäätökset <strong>ja</strong> yhteenveto<br />
<strong>Mekaanisen</strong> metsäteollisuuden mittaustekniikka on ottanut viime vuosikymmeninä<br />
huimia harppauksia niin hakkuukoneessa, saha- <strong>ja</strong> <strong>ja</strong>lostusteollisuudessa kuin<br />
vaneripuolellakin. Suuri osa kehityksestä on suoraa seurausta laskenta- <strong>ja</strong><br />
kuvantamisteknologioiden kehittymiselle. Kehitys tuleekin varmasti <strong>ja</strong>tkumaan edelleen.<br />
Sensoreiden, laskentakapasiteetin, algoritmien <strong>ja</strong> muun teknologian kehittyessä nykyisin<br />
käytössä olevien läpivalaisevien röntgentomografien kyky erottaa puun eri ominaisuuksia<br />
kasvaa. Samoin käy sahatavaran lapetta kuvaaville laadutusjärjestelmille kameroiden,<br />
optiikan <strong>ja</strong> laskentakapasiteetin kehittyessä. Puutavarasta hei<strong>ja</strong>stuneen valon tarkan<br />
spektritiedon hyödyntäminen missä tahansa sovelluskohteessa, jossa kameraa olisi<br />
mahdollista käyttää, toisi uutta <strong>ja</strong> hyödynnettävää tietoa. Aluksi sahatavaran<br />
laadutuksessa olivat käytössä harmaasävykamerat. Nykyisin värikamerat, joissa<br />
spektrikaista <strong>ja</strong>ettiin kolmeen osaan eli R- G- <strong>ja</strong> B-kanavaan, ovat syrjäyttäneet<br />
harmaasävykamerat. Seuraava askel otetaan spektrikameroiden <strong>ja</strong>/tai värisuotimien<br />
avulla.<br />
Merkittävä askel mekaanisen metsäteollisuuden mittaustekniikassa otetaan, kun<br />
puutavaraa pystytään seuraamaan metsästä koko hankintaketjun läpi loppukäyttäjälle asti.<br />
Tällöin puun eri prosessointivaiheissa ei olla vain siinä kohtaa mitatun tiedon varassa,<br />
vaan kaikki edeltävä, jopa kasvun aikana kerätty tieto on silloin käytettävissä. Vastaavasti<br />
virheelliset tuotteet pystytään jäljittämään takaisin päin aina metsään asti <strong>ja</strong> toteamaan<br />
missä puutavarakappaleessa tai <strong>ja</strong>losteessa oleva vika on syntynyt tai jäänyt<br />
huomaamatta. Jäljitettävyyteen on tutkittu, kehitetty <strong>ja</strong> visioitu useita eri teknologioita <strong>ja</strong><br />
todennäköisesti jäljitysketju tulee koostumaan useasta eri pätkästä toteutettuna eri<br />
teknologioilla. Teknologioita, joita voidaan käyttää puutavaran jäljittämiseen, ovat mm.<br />
radiotaajuuksia käyttävät RFID-tagit <strong>ja</strong> viivakoodit. Jäljitykseen voidaan käyttää myös<br />
mm. kameroilla, röntgenlaitteilla, profiilimittareilla <strong>ja</strong> mikroaalloilla puutavarasta<br />
itsestään saatavaa dataa. Pitkän aikavälin tavoitteena on siirtää kaikkia mittauksia<br />
- 54 -
Johtopäätökset <strong>ja</strong> yhteenveto<br />
________________________________________________________________________<br />
tuotantolaitoksilta kohti metsää. Periaatteessa kaikki em. teknologiat voisivat olla<br />
hakkuukoneessa, joskin röntgenteknologia suurella varauksella. Kun jäljitettävyys olisi<br />
kunnossa, muut mittaukset toimisivat varmistuksena, <strong>ja</strong> logistiikkakin saataisiin<br />
optimoitua.<br />
Puun tilavuuden mittaus on ollut kohtuullisen hyvin hallinnassa jo vuosikaudet, mutta<br />
puutavaran laatua mitataan <strong>ja</strong> hyödynnetään vielä kovin vähän, lähinnä tukkilajittelussa,<br />
sahatavaran tuorelajittelussa <strong>ja</strong> laadutuksessa. Röntgen pystyy jo mittaamaan sydän-/<br />
mantopuuosuuden melko tarkasti, mutta tämä tieto ei kulkeudu sahaukseen asti ennen<br />
kuin jäljitettävyys on kunnossa. Katkaisupinnasta tehtävät lusto- laho- sydän-/mantopuu<br />
kevät/kesäpuu jne. analyysit voivat tuoda laatumittauksia varten paljon lisää dataa. Esim.<br />
eri aallonpituusalueille herkkiin kameroihin <strong>ja</strong> mikroaaltoihin perustuva mittausratkaisu<br />
voisi antaa epäsuoraa tietoa tukin sisärakenteesta huomattavasti pienemmin kustannuksin<br />
kuin röntgenlaitteisto. Pyöreän puun katkaisupinnasta voidaan arvioida esim.<br />
symmetrisyyttä, sydänpuuosuutta, lustotietojen kautta lujuutta <strong>ja</strong> tiheyttä, mikroaalloilla<br />
ainakin oksaisuutta. Kaiken kaikkiaan mitä ennemmin <strong>ja</strong> mitä tarkemmin puun tilavuus,<br />
laatu <strong>ja</strong> ominaisuudet voidaan määrittää, sitä enemmän siitä voidaan hyötyä, edellyttäen<br />
että tieto kulkee paikkaan jossa sitä tarvittaisiin.<br />
Tukkipuun tomografiatietoa on tutkittu sekä mikroaaltoihin, akustisiin että sähköisiin<br />
menetelmiin perustuen, mutta mikään tekniikoista ei näytä pääsevän lähellekään<br />
röntgenlaitteistojen tarkkuuksia. Uusista teknologioista ydinmagneettinen resonanssi<br />
(NMR) <strong>ja</strong> siihen perustuva magneettikuvaus (MRI) ovat teknologioita joilla saadaan<br />
puutavaran sisärakenteesta hyvinkin tarkkaa informaatiota. NMR-tekniikkaan perustuva<br />
3D-kuvantaminen on toistaiseksi hidas <strong>ja</strong> kallis, mutta lienee ainoa menetelmä jolla esim.<br />
kosteus<strong>ja</strong>kauma saadaan mitattua tarkasti rikkomatta tukkia. Menetelmällä lienee<br />
potentiaalia myös muiden puun sisällä olevien aineiden rikkomattomaan paikannukseen.<br />
NMR-teknologiakin tullee metsäteollisuudenkin käyttöön a<strong>ja</strong>n myötä. Kuriositeettina<br />
mainittakoon että jo vuonna 1897 oli Helsingin Kirurgisessa sairaalassa röntgenlaite<br />
lääketieteellistä käyttöä varten [16], ensimmäinen röntgenlaite sahalle saatiin vasta noin<br />
sadan vuoden kuluttua. Ensimmäiset lääketieteelliset NMR-teknologiaan perustuvat<br />
- 55 -
Johtopäätökset <strong>ja</strong> yhteenveto<br />
________________________________________________________________________<br />
MRI-laitteet tulivat 1980-luvulla. Eiköhän NMR-teknologia tule röntgenteknologiaa<br />
nopeammin mekaanisen metsäteollisuuden käyttöön.<br />
Nykyinen infrastruktuuri sahateollisuudessa rajoittaa monin paikoin teknologioiden<br />
hyväksikäyttöä. Ideaalitapauksessahan jokainen runko katkotaan <strong>ja</strong> tukki sahataan siten<br />
että tukista saatava taloudellinen hyöty maksimoituisi. Tämä ei välttämättä ole yhtenevä<br />
tilavuussaannon kanssa. Jos rungosta sahataan vähemmän sahatavaraa kuutiona siten, että<br />
laatumittauksiin perustuen pystytään välttämään vaikkapa kuivauksesta aiheutuvia<br />
sahatavaran laatuluokan huonontumisia, voi arvosaanto olla parempi kuin<br />
maksimoitaessa tilavuussaanto. Jokaisen tukin tilavuus <strong>ja</strong> laatu (tai jopa jokaisen rungon<br />
tilavuus <strong>ja</strong> laatu metsässä) pitäisi mitata <strong>ja</strong> laskea sille paras mahdollinen arvosaanto.<br />
Tämän jälkeen Runko katkotaan <strong>ja</strong> tukki sahataan sen mukaan. Jos sahaus tehdään<br />
puuvirrasta etukäteen niitä lajittelematta, tämä edellyttää muuttuva-asetteista sahaa <strong>ja</strong><br />
muutenkin sahan infrastruktuurin muuttamista. Samantyyppinen tilanne on kuivauksessa.<br />
Jos sahatavaran kosteus ennen kuivausta pystyttäisiin mittaamaan tarkasti, esim.<br />
mikroaalloilla, voitaisiin saheet lajitella nykyisen dimensiolajittelu lisäksi vielä<br />
kosteusluokkiin. Tällöin voitaisiin kuivausprosessia oh<strong>ja</strong>ta <strong>ja</strong> optimoida<br />
sahekuormakohtaisesti, jolloin energiaa <strong>ja</strong> aikaa säästettäisiin <strong>ja</strong> tuotteet olisivat<br />
tasalaatuisempia. Tässäkin törmätään nykyisten sahalaitosten infrastruktuuriin.<br />
- 56 -
Lähteet<br />
________________________________________________________________________<br />
Lähteet<br />
[1] Aaron Tech-Pro Private Limited. www.tech-pro.org. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 10.3.<strong>2010.</strong><br />
[2] Autolog, Production Management Inc. www.autolog.com. Yrityksen<br />
verkkosivu. Viitattu 15.12.2009.<br />
[3] Bintec Oy. www.bintec.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 8.12.2009.<br />
[4] Brookhuis Micro-Electronics BV. www.brookhuis.com. Yrityksen<br />
verkkosivu. Viitattu 17.12.2009.<br />
[5] Cavitar Oy. www.cavitar.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
[6] CBS-CBT. www.cbs-cbt.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 9.2.<strong>2010.</strong><br />
[7] Centrum för bildanalys. www.cb.uu.se. Yksikön verkkosivu. Viitattu<br />
12.1.<strong>2010.</strong><br />
[8] Citius Imaging Ltd. www.citiusimaging.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu<br />
14.12.2009.<br />
[9] Codator Oy. www.codator.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 8.12.2009.<br />
[10] Comact. www.comact.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
[11] Oy Delta Enterprise Ltd. www.delta-enterprise.fi. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[12] Döscher & Döscher GmbH. www.doescher.com. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 17.12.2009.<br />
[13] Dralle A/S. www.dralle.dk. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 18.122009<br />
[14] Dynalyse AB. www.dynalyse.se. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 7.12.2009.<br />
[15] FinScan Oy. www.finscan.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 4.12.2009.<br />
[16] Forsius, Arno. Wilhelm Conrad Röntgen (1845–1923) <strong>ja</strong> röntgensäteet<br />
lääketieteessä. LKT, professori Arno Forsiuksen verkkosivusto<br />
”Lääketiedettä – kultturia – ihmisiä, – kuvauksia historiasta –”<br />
http://www.saunalahti.fi/arnoldus/. Viitattu 8.3.<strong>2010.</strong>
Lähteet<br />
________________________________________________________________________<br />
[17] Heinolan Sahakoneet Oy. Heinola Sawmill solutions. Yrityksen<br />
yleisesittelylehtinen. Saatu 19.2.<strong>2010.</strong><br />
[18] Helsingin yliopisto, Metsätieteiden laitos. www.helsinki.fi/metsatieteet.<br />
Laitoksen verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[19] Högskolan Halmstad. www.hh.se. Halmstadin yliopiston verkkosivu. Viitattu<br />
1.2.<strong>2010.</strong><br />
[20] Honeywell. www.honeywell.com/sites/fi/Teollisuusautomaatio.htm.<br />
Yrityksen teollisuusautomaatio-haaran verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[21] Indisputable key. Kansainvälisen EU-tutkimushankkeen verkkosivu.<br />
www.indisputablekey.com. Viitattu 6.2.<strong>2010.</strong><br />
[22] Inovec Inc. www.inovec.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 18.12.2009.<br />
[23] Inray Oy Ltd. www.inray.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
[24] Intopii Oy. www.intopii.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[25] Inx-Systems, Oy Espansio Engineering Ltd. www.inx.fi/systemsuomi.html.<br />
Yrityksen verkkosivu. Viitattu 8.12.2009.<br />
[26] Joensuun yliopisto, Fysiikan laitos. Laitoksen verkkosivu.<br />
www.joensuu.fi/fysiikka/valikko/index_5.html. Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[27] Joensuun yliopisto, Metsätieteellinen tiedekunta. Tiedekunnan verkkosivu.<br />
www.joensuu.fi/metsatdk/index.php. Viitattu 12.1.2010<br />
[28] Jyväskylän yliopisto, Fysiikan laitos. www.jyu.fi/fysiikka. Laitoksen<br />
verkkosivu. Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[29] Järvinen Timo, Malinen Jouko, Tiitta Markku <strong>ja</strong> Teppola Pekka. 2007. State<br />
of art – selvitys puun kosteusmittauksesta. VTT:n tutkimusraportti Nro VTT-<br />
R-013325-07.<br />
[30] Kemi-Tornion ammattikorkeakoulu. www.tokem.fi. Oppilaitoksen<br />
verkkosivu. Viitattu. 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[31] Kuopion Yliopisto, Fysiikan laitos. http://fysiikka.uku.fi/index_fi.shtml.<br />
Laitoksen verkkosivu. Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[32] Lappeenrannan teknillinen yliopisto, puutekniikan laboratorio.<br />
www.lut.fi/fi/technology/lutmechanical/research/woodtechnology/Sivut/Defau<br />
lt.aspx. Laboratorion verkkosivu. Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
- 58 -
Lähteet<br />
________________________________________________________________________<br />
[33] Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Tietotekniikan osasto.<br />
www.lut.fi/fi/technologymanagement/it/Sivut/Default.aspx. Osaston<br />
verkkosivu. Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[34] Limab Oy. www.limab.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 7.12.2009.<br />
[35] Lisker Oy. www.lisker.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 8.12.2009.<br />
[36] LMI Technologies Inc, www.lmitechnologies.com. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 17.12.2009.<br />
[37] LTU Skellefteå. www.ltu.se/ske. Luula<strong>ja</strong>n teknillisen yliopiston Skellefteån<br />
yksikön verkkosivu. Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[38] LuxScan Technologies. www.luxscan.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu<br />
11.12.2009.<br />
[39] Mecano, Raute Corporation Mecano Business. www.mecanogroup.com.<br />
Yrityksen verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
[40] METLA. Metsäntutkimuslaitos. www.metla.fi Tutkimuslaitoksen verkkosivu.<br />
Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[41] METRIX. TKK:n Automaatio- <strong>ja</strong> systeemitekniikan laitoksen koordinoiman<br />
tutkimushankkeen verkkosivu. http://autsys.tkk.fi/Metrix. Viitattu 6.2.<strong>2010.</strong><br />
[42] Metso. www.metso.com/automation. Yrityksen verkkosivu. Viitattu<br />
11.1.<strong>2010.</strong><br />
[43] Microtec. www.microtec.eu. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 8.12.2009.<br />
[44] Mikkelin ammattikorkeakoulu. www.mikkeliamk.fi. Ammattikorkeakoulun<br />
verkkosivu. Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[45] MILA. Oulun Yliopiston Mittalaitelaboratorio. www.mila.oulu.fi.<br />
Laboratorion verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[46] Newnes-McGehee. www.newnes-mcgehee.com. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 18.12.2009.<br />
[47] Nyström Jan. Automatic Measurement of fiber orientation in softwoods by<br />
using the tracheid effect. Computers and Electronics in Agriculture. Volume<br />
41, Issues 1-3, Pages 91-99. December 2003.<br />
- 59 -
Lähteet<br />
________________________________________________________________________<br />
[48] Optical Metrology Ltd, Optimet. Yrityksen verkkosivu. www.optimet.com.<br />
Viitattu 1.2.<strong>2010.</strong><br />
[49] Oulun Yliopisto, konenäköryhmä. www.ee.oulu.fi/mvg. Laboratorion<br />
verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[50] Peltola, Aarre. (päätoimitta<strong>ja</strong>). 2008. Metsätilastollinen vuosikir<strong>ja</strong> 2008.<br />
Metsäntutkimuslaitoksen julkaisut. Julkaisu saatavissa myös internetissä:<br />
www.metla.fi/julkaisut/metsatilastollinenvsk/tilastovsk-sisalto.htm.<br />
[51] Pier-Electronic GmbH. www.pierelectronic.com. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 17.12.2009.<br />
[52] Pinomatic Oy. www.pinomatic.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
[53] Pixact Oy. www.pixact.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[54] PUNOS. Oulun yliopiston mittalaitelaboratorion vetämän tutkimushankkeen<br />
verkkosivu. www.mila.oulu.fi/projektit/punos.htm. Viitattu 6.2.<strong>2010.</strong><br />
[55] Quin jr. Franklin, Steele Philip H. and Shmulsky Rubin. Locating knots in<br />
wood with an infrared detector system. Forest Products Journal. Volume 48,<br />
Number 10, Pages 80-84. October, 1998.<br />
[56] RemaControl. www.rema.se. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 7.12.2009.<br />
[57] Satakunnan ammatikorkeakoulu. www.samk.fi. Oppilaitoksen verkkosivu.<br />
Viitattu 12.1.<strong>2010.</strong><br />
[58] Savcor Forest. http://joomla.savcor.com/forest/. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 10.3.<strong>2010.</strong><br />
[59] Senfit. www.senfit.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
[60] SisuPUU. Julkinen tiedote VTT:n koordinoimasta tutkimushankkeesta.<br />
www.vtt.fi/news/2009/09232009.jsp. Viitattu 6.2.<strong>2010.</strong><br />
[61] SKS Vision Systems Oy. www.visionsystems.fi. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 14.12.2009.<br />
[62] Spectral Imaging Ltd. Specim. www.specim.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu<br />
4.12.2009.<br />
[63] Sprecher Automation GmbH. www.sprecher-automation.com. Yrityksen<br />
verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
- 60 -
Lähteet<br />
________________________________________________________________________<br />
[64] Tampereen Teknillinen Yliopisto. Systeemitekniikan laitos. www.ase.tut.fi.<br />
Laitoksen verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[65] Teknillinen Korkeakoulu, Automaatio- <strong>ja</strong> Systeemitekniikan laitos.<br />
www.autsys.tkk.fi. Laitoksen verkkosvu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[66] Teknillinen Korkeakoulu, Fotogrammetrian laitoksen luentokalvot kurssilla<br />
Fotogrammetrian erikoissovellutukset (Maa-57.260). 2008.<br />
[67] Teknillinen Korkeakoulu. Puun<strong>ja</strong>lostustekniikan laitos. www.puu.tkk.fi/fi.<br />
Laitoksen verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[68] Tiitta Markku. Non-destructive Methods for Characterisation of Wood<br />
Material. Väitöskir<strong>ja</strong>. Kuopion Yliopisto, Luonnontieteiden <strong>ja</strong><br />
ympäristötieteiden tiedekunta. 2001.<br />
[69] Teknosavo Oy. www.teknosavo.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 14.12.2009.<br />
[70] Tuusplan Heinola Oy. www.tuusplan.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu<br />
14.12.2009.<br />
[71] Uittokalusto. www.uittokalusto.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 10.3.<strong>2010.</strong><br />
[72] Usenius Arto. Itseoppivat <strong>ja</strong> joustavat tuotantojärjestelmät<br />
puutuoteteollisuudessa (SisuPUU). Esityskalvot Tulevaisuuden Saha –<br />
seminaarissa 27.5.2009.<br />
[73] USNR. www.usnr.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 18.122009.<br />
[74] Ventek Inc. www.ventek-inc.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 18.12.2009.<br />
[75] Viconsys Oy. www.viconsys.com. Yrityksen verkkosivu. Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[76] Visiometric Oy. www.visiometric.fi. Yrityksen verkkosivu. Viitattu<br />
8.12.2008.<br />
[77] VTT. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. www.vtt.fi Laitoksen verkkosivu.<br />
Viitattu 11.1.<strong>2010.</strong><br />
[78] Woodeye, Innovativ Vision Ab www.woodeye.se. Yrityksen verkkosivu.<br />
Viitattu 11.12.2009.<br />
- 61 -