04.06.2013 Views

2010. Mekaanisen puunjalostuksen mittausten nykytila ja ... - Oske

2010. Mekaanisen puunjalostuksen mittausten nykytila ja ... - Oske

2010. Mekaanisen puunjalostuksen mittausten nykytila ja ... - Oske

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<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 -

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!