Accuracy and reliability analysis of timber measurement and scaling using harvesters

Bc. Ilari Esanpoika Ollila

Master's thesis

Abstract:

Na počátku tisíciletí se lesnické harvestory staly čím dál oblíbenějším mechanizačním prostředkem díky vysoké produktivitě a přesnosti zpracování dřeva. Nicméně přesnost měření harvestory je často zpochybňována a je opakujícím se tématem debat v lesnických kruzích, protože přímo ovlivňuje ekonomickou výnosnost stroje. Vzhledem k tomu, že je harvestorové měření ovlivňováno jak vnitřními, tak vnějšími vlivy, je nutné vyhodnotit míru těchto faktorů prakticky. Proto je cíl této analýzy zaměřen na určení těch vlivů a charakteristik, které jsou nezbytné k provedení měření dřeva s pomocí harvestoru.Cíl této práce je rozdělen na terénní měření a experimenty v harvestorovém simulátoru. Terénní práce obsahovala měření malého počtu stromů různými metodami používanými v lesnické praxi. Experimenty za použití simulátoru harvestoru zahrnovaly výběr několika výpočetních parametrů souvisejících s měřením dřeva a jejich pozměnění v závislosti na individuálních vlastnostech. Výsledky obou měření, jak terénního, tak simulovaného, byly zpracovány a vyhodnoceny se záměrem určit který faktor měl nejzásadnější vliv na přesnost a spolehlivost a eventuálně daší možná zjištění.Analýza dat z terénního měření určila, že nejspolehlivější metodou měření byla 3D měření spolu s obrazovou analýzou snímků a že harvestor ve většině měření podhodnocoval objem dříví. Dalším zjištěním bylo nadhodnocování měření kmenů pomocí analýzy snímků v případě zbytnění oddenku. Experimenty v prostředí simulátoru bylo zjištěno, že typ ceny a křivka průměrů kmene měly největší vliv na odhad objemu měřeného dříví, zatímco ostatní parametry měly na změnu výsledných dat menší vliv. Některé z parametrů byly omezeny jinýmy faktory a neumožňovaly tak získání dalších výsledků.

Abstract:

At the start of millennia harvesters in forestry have gained popularity for their productive and accurate timber processing. However the accuracy of harvester measurement and overall reliability is often in question and hot topic in forest technology as it is directly responsible for economical profits of the machine. As harvesters timber measurement is affected by various factors both internally and externally the influence level of these factors needed practical approach. In the view of this aim of this analysis was directed to discover the factors and characteristics that are essential to harvesters timber measurement.Target of this analysis is divided in to practical field measurements and harvester simulator experiments. In the field measurements small number of trees were measured with various measurement methods which are used in the professional field of forestry. For harvester simulator experiments number parameters in the computer system were chosen that are linked to timber measurement and modified based on their individual characteristics. Results for both field measurements and harvester simulator experiments were processed and analyzed to see which had the most essential effect on the measurement accuracy and reliability and what other discoveries it might produce.Field measurement data analysis discovered that 3D scanner and image analysis produced the most accurate measurement results and harvester underestimated the tree volume data in most of the assortments. Other notion was that image analysis over measured some tree stem bases that had over expanded butt part. Simulator parameter experimentation led to the discovery that price type and diameter base curve had the most influence on the timber volume estimation while other experimented parameters produced less data change after their modification. Also some parameter were restricted by other parameters from producing any possible discoveries.

Keywords

dříví harvestory, měření dřevo, harvestor simulátor, 3D scanner, parametr počítačový system

Keywords

harvester, timber measurement, harvester simulator, 3D scanner, computer system parameter

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Tomáš Zemánek, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Master programme / field:
European Forestry / European Forestry