РЕФЕРАТ Тема: Виды мерных вилок 2023 СОДЕРЖАНИЕ Введение ....................................................................................................................... 3 1 Виды мерных вилок ................................................................................................. 4 1.1 Механические мерные вилки ............................................................................ 4 1.2 Мерные вилки с электронными компонентами .............................................. 5 1.3 Лазерные мерные вилки .................................................................................... 5 1.4 Мерная вилка с маркером.................................................................................. 7 1.5 Комбинированные мерные вилки..................................................................... 8 Заключение ................................................................................................................ 10 Список используемых источников .......................................................................... 11 2 ВВЕДЕНИЕ Эффективное ведение лесного хозяйства требует всестороннего учета состояния и характеристик отдельных деревьев и лесных насаждений, параметров и объема заготавливаемой древесной продукции. Проведение лесотаксационных работ всегда требовало значительных ресурсов. Мерная вилка – один из основных рабочих инструментов работников леса [7]. Мерная вилка предназначена для точного измерения толщины растущих деревьев, хлыстов или сортиментов, и выполнения перечислительной таксации. В настоящее время в мире наблюдается тенденция по увеличению эффективности лесотаксационных мероприятий и снижению трудозатрат за счет усовершенствования, технологического улучшения и компьютеризации применяемых приборов и инструментов. Основной путь этого – внедрение электроники, упрощающей измерения в лесу, исключающей необходимость ручной записи данных, повышающей точность измерений. Преимущества современного оборудования имеют принципиальное значение при проведении работ по сертификации леса – одного из основных направлений экологизации лесного хозяйства [8]. 3 1 ВИДЫ МЕРНЫХ ВИЛОК В настоящее время существуют различные модификации мерных вилок в основном их конструктивные изменения направлены на повышение точности измерения и удобства использования путем оснащения ее современными электронными устройствами. Эти устройства позволяют отображать измеренные параметры на дисплее, встроенном в мерную вилку, наличие процессора и блока памяти позволяют вычислять средний диаметр и хранить значения нескольких последних измерений в памяти устройства. Также некоторые мерные вилки оснащаются беспроводной связью, позволяющей автоматически вносить измеренные данные в память компьютера или смартфона, имеющих соответствующий беспроводной модуль для приема сигнала, и тем самым исключить необходимость ручной записи данных. Несмотря на все новшества и компьютеризацию мерные вилки все равно являются устройством, позволяющим осуществлять одну операцию -измерять диаметры [2]. 1.1 Механические мерные вилки Мерная вилка содержит мерную линейку с делениями, неподвижную ножку, жестко соединенную с мерной линейкой под углом 90° и составляющую с ней одно целое, подвижную ножку, свободно перемещающуюся вдоль мерной линейки. На мерной линейке с делениями закреплены неподвижная и подвижные ножки, выполненные в виде измерительных угольников, в виде двух линеек, соединенных под углом 90° друг к другу и на которых с обеих сторон нанесены деления. Рисунок 1 – Конструкция мерной вилки Недостатком известной мерной вилки является то, что данное устройство не позволяет определять величину общей площади поперечных сечений стволов на одном гектаре древостоя [8]. 4 1.2 Мерные вилки с электронными компонентами Первые электронные мерные вилки основывались на традиционной конструкции обычной механической мерной вилки – штангенциркуль с подвижной ножкой. Такая компоновка применяется и в большинстве современных конструкций. В отличие от механической вилки, электронная оборудована устройством для определения ширины раскрытия мерной вилки, или снятия показаний измеряемого дерева, а также компьютером для хранения и обработки данных измерений. В современных конструкциях мерных вилок применяются бесконтактные системы считывания показаний, что обеспечивает высокие эксплуатационные качества инструмента. В последнее время разработано значительное количество электронных мерных вилок. Их использование позволяет повысить производительность лесотаксационных работ. Массовому внедрению электронных мерных вилок в производство препятствует их высокая стоимость, по сравнению с механическими мерными вилками. Использование компьютера в электронной мерной вилке, позволило применить другие конструкции механизма измерения. Рисунок 2 - Электроная мерная вилка Masser Racal 500 Электронные вилки Финской компании Savcor рожковой конструкции Masser 55 GR и Masser Racal 500 используют рожковую конструкцию (рисунок 2), в которых один конец подвижной мерной ножки закреплен на оси, и представляет собой рычаг, поворачивающийся на оси крепления. Измерения диаметра дерева в такой конструкции вилки происходит путем надвигания сомкнутых рычагов вилки на ствол дерева. Для этого на концах рычагов закреплены обводные ролики. Электронный блок фиксирует максимальный угол раскрытия измерительных рычагов и выводит на экран вычисленное значение диаметра дерева. Конструкция вилок такого типа позволяет оператору проводить измерения, пользуясь только одной рукой [1,7]. 1.3 Лазерные мерные вилки Шведской компанией Haglöf разработана модель вилки Digitech Pro One (рисунок 3) в которой для измерения диаметра используется лазер. Вилка состоит из специального измерительного 5 Рисунок 3 - Лазерная мерная вилка штока, закрепленного на коммуникационном разъеме терминального устройства (компьютера), используемого в электронных вилках Digitech Professional, и лазерного излучателя. Для выполнения замера шток упирается в ствол дерева и нажатием на кнопку управления запускается процесс замера Рисунок 4 - Принцип работы мерной вилки Haglof Pro One диаметра: включается сканирующий лазер, терминал вилки поворачивается таксатором вдоль своей оси сначала в одну сторону древесного ствола, до достижения лазером его границы, а затем – в другую. По завершении замера раздается сигнал и результат измерения выводится на дисплей. С вилкой можно работать одной рукой. Общий вес вилки вместе с терминалом составляет менее чем 400 г., что делает электронную вилку невероятно легкой. Схема работы мерной вилки приведена на рисунке 4. В конструкции мерной вилки ЭМВ (Республика Беларусь) для определения диаметра дерева также используется лазерный луч. Конструктивно вилка представляет собой угловой шаблон (угол раскрытия 90°), который помещается вплотную к стволу дерева. Внешний вид мерной вилки показан на рисунке 5. При проведении замера электронный блок мерной вилки включает на несколько секунд лазер, направленный на ствол дерева, и принимает его отраженный сигнал. По времени задержки определяется расстояние до ствола дерева и по математической модели вычисляется его диаметр. Для получения среднего значения диаметра дерева, вилка производит множественные замеры в течение 1 секунды. Данная мерная вилка предназначена только для выполнения перечислительной таксации лесосек. Функциональные возможности вилки. Функциональную насыщенность электронной мерной вилки определяет тип используемого компьютера, и установленного на нем программного обеспечения. Первые электронные мерные вилки обеспечивали только хранение Рисунок 5 - Мерная вилка для данных измерений [1,6,8]. перечислительной таксации лесосек 6 1.4 Мерная вилка с маркером С целью расширения технологических возможностей мерной вилки и исключения повторного измерения одного и того же дерева предлагается усовершенствованная конструкция мерной вилки, выгодно отличающаяся от всех известных аналогов тем, что в нее встроен маркер, автоматически оставляющий визуальные метки на измеренных деревьях. Наиболее близким аналогом к предлагаемой конструкции мерной вилки является конструкция, совмещающая мерную вилку с маркером. Эта конструкция, позволяющая измерять диаметр ствола дерева и наносить на него визуальную метку, по сути своей является совмещением двух устройств в одном корпусе. Но при этом каждое устройство используется в отдельности, т.к. мерная вилка служит всего лишь корпусом для размещения маркера. При использовании такой конструкции все равно приходится осуществлять две операции: сначала измерять диаметр ствола дерева, затем с помощью маркера - это дерево помечать. В разработанной авторами конструкции при измерении диаметра ствола дерева будет автоматически осуществляться его маркировка, что выгодно ее отличает от всех известных конструкций мерных вилок [2]. Данное техническое решение и способ его реализации были найдены авторами путем использования методологии функционально-технологического анализа, которая подтвердила свою эффективность при модернизации оборудования, используемого в лесной промышленности и др. Мерная вилка со встроенным маркером (рисунок 6) включает в себя мерную линейку 1 с делениями 2, неподвижную ножку 3, плотно соединенную с мерной линейкой 1 под углом 90 градусов и составляющую с ней одно целое, подвижную ножку 4, свободно перемещающуюся вдоль мерной линейки 1. Фиксирующее устройство 5 для фиксации подвижной ножки 4 на мерной линейке 1. Неподвижная ножка 3, является полой, т.к. имеет внутреннюю полость 6, служащую для размещения в ней маркирующей жидкости. На полой неподвижной ножке 3 со стороны, контактирующей с измеряемым стволом дерева, размещена вставка 7 из микропористого влагонасыщаемого материала, которая связана каналами 8 с внутренней полостью 6 полой неподвижной ножки 3. Внутренняя полость 6 полой неподвижной ножки 3 имеет канал 9, служащий для заполнения внутренней полости 6 неподвижной ножки 3 маркирующей жидкостью. В канале 9 установлен обратный клапан 10. Обратный клапан 10 установлен в таком положении, при котором предотвращается самопроизвольное вытекание маркирующей жидкости из внутренней полости 6 полой неподвижной ножки 3. Для исключения контакта ствола дерева со вставкой 7 из микропористого влагонасыщаемого материала, обладающего низкой износостойкостью, вставка 7 снаружи закрыта пластиной 11 небольшой толщины и перфорированной отверстиями 12. Деления 2 на мерной линейке 1 нанесены с учетом деформации вставки 7, происходящей при защемлении ствола дерева между подвижной 4 и неподвижной 3 ножками устройства. 7 Рисунок 6 - Мерная вилка со встроенным маркером Использование мерной вилки со встроенным маркером позволит при измерении диаметра дерева оставлять на этом дереве визуальные метки в автоматическом режиме, что позволит визуально отличать уже измеренные деревья от неизмеренных и тем самым исключить вероятность повторного измерения одного и того же дерева. Важным фактом является то, что маркировка деревьев будет осуществляться в автоматическом режиме без применения дополнительных маркирующих устройств, что в свою очередь позволит повысить производительность труда, т.к. будет использоваться один инструмент вместо двух. При этом также исключается человеческий фактор, который заключается в том, что таксатор может забыть промаркировать измеренное дерево и в дальнейшем провести повторное его измерение [2]. 1.5 Комбинированные мерные вилки Современные конструкции вилок, оснащенные микропроцессорами, работают под управлением специального программного обеспечения. Все большая часть электронных вилок позволяет пользователю самостоятельно загружать программное обеспечение в компьютер вилки – это значительно расширяет возможности использования измерительного прибора, и ускоряет первичную обработку результатов измерений. В отдельных случаях возможен расчет таксационных характеристик, запаса древесины на объекте измерения. Наряду с непосредственно измерением диаметров современные мерные вилки оборудуют и другими лесными измерительными инструментами. Компания Savcor Masser OY разработала мерную вилку (рисунок 7), которая объединяет в себе собственно мерную вилку для измерения диаметров, электронный высотомер, электронный дальномер и компас. Рисунок 7 - Мерная вилка Savcor Masser OY Назначение вилки - измерение на круговых пробных площадках в ходе 8 лесоинвентаризации. Конструкция вилки имеет классический вид с подвижной и неподвижной измерительными ножками. Для измерения расстояний на местности вилка оборудована двухчастотным ультразвуковым приемопередатчиком. В комплект поставки входят два ультразвуковых отражателя на 180° и 360°. Применение ультрозвукового сенсора позволяет производить измерений расстояний мерной вилкой под пологом леса при наличии густого подроста или подлеска, где использование, например, лазерных дальномеров затруднено. Основное назначение дальномера мерной вилки – это замер расстояния от центра площадки до измеряемого дерева при таксации деревьев на круговой пробной площади постоянного радиуса. В этом случае отражатель на 360° помещается в центр пробной площади и таксатор по показаниям на экране мерной вилки может легко определять границу пробной площади. Если измеряемое дерево выходит за границу пробы, то вилка издает звуковой сигнал. Дальномер электроника вилки позволяет учитывает величину уклона местности благодаря встроенному в вилку клинометру. В мерной вилке предусмотрена функция измерения высоты дерева. Наличие электронного компаса позволяет определять магнитный азимут измеряемого дерева относительно направления на центр пробной площади, и строить в дальнейшем карту размещения деревьев на пробе. 9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Применение электронной мерной вилки позволяет повысить эффективность полевых и камеральных работ за счет следующих факторов: - Повышение производительности полевых работ при лесоинвентаризации. При использовании измерительных методов при проведении лесоинвентаризации применение электронных мерных вилок позволяет повысить производительность работ. Перечет деревьев может выполнятся одним таксатором. - Повышение производительности при камеральной обработке данных таксации. Данные мерной вилки, можно передать на компьютер и загрузить в программу их обработки. Например система подготовки отводов лесосек Турбо Таксатор имеет функцию импорта данных электронных мерных вилок. - Уменьшение количества ошибок при проведении измерений и исключение ручной обработки данных таксации. - Высокая точность проведения замеров с минимальными трудозатратами. Это особенно важно при проведении замеров лесопродукции и проведении научно-исследовательских работ. 10 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 2. Васильев А.С., Лукашевич В.М., Шегельман И.Р., Суханов Ю.В. Мерная вилка со встроенным маркером // ИВД. 2015. №2-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mernaya-vilka-so-vstroennym-markerom (дата обращения: 01.03.2023). 9. Вилка мерная электронно-цифровая для лесоустроительных работ // Вилка мерная электронно-цифровая для лесоустроительных работ. URL: megaj ohn. embedders. org/mj proj ects/?device=vilka (дата обращения : 01.03.2023). 6. Лазерная мерная вилка // Лазерная мерная вилка диаметра ствола дерева, разработка и производство РИФТЭК. URL: https://riftek.com/ru/products/~show/equipment/special_devices/laser-caliper (дата обращения: 01.03.2023). 7. Мерные вилки // Мерные вилки. Электронная мерная вилка. Статьи по вопросам лесного хозяйства. http://www.turbotaxator.ru/articls/calipers.html (дата обращения: 01.03.2023). 8. Турбо Таксатор. Отвод и таксация лесосек. Самый быстрый способ сделать работу. URL: http://www.turbotaxator.ru/articls/calipers.html (Дата обращения: 01.03.2023) 11
