Actual directions of scientific researches of the XXI century: theory and practice Actual directions of scientific researches of the XXI century: theory and practice Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика 2308-8877 36612 10.34220/2308-8877-2020-8-1-35-38 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ MODERN FORESTRY TECHNOLOGIES AND FOREST EXPLOITATION СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА И ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ SCAN DETACHED TREES USING 3D SENSE AND THEIR RECONSTRUCTION IN CAD СКАНИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНО СТОЯЩИХ ДЕРЕВЬЕВ С ПОМОЩЬЮ 3D SENSE И ИХ РЕКОНСТРУКЦИЯ В САПР Бухтояров Леонид Дмитриевич Bukhtoyarov Leonid Dmitrievich vglta-mlx@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Безноско Я. В. Beznosko YA. V. Базула И. А. Bazula I. A. Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov 8 1 35 38 https://naukaru.ru/en/nauka/article/36612/view

Харвестеры являются современными высокопроизводительными лесозаготовительными машинами, которые осуществляют серию непрерывных операций, таких как валка леса, обрезка сучьев, и так далее. Во время процесса выравнивания харвестерной головки для захвата ствола, оператору требуется большое количество наблюдений, суждений и многократных операций, что приводит к потери времени и топлива. В целях повышения эффективности деятельности и снижения операционных затрат перед срезанием дерева целесообразно получить его скан в виде облака точек. Мы предлагаем использовать для это лазерный сканер 3d Sense который представляет из себя бесконтактную измерительную систему. Расстояние между сканером и деревом определяются по времени прохождения лазерного светового импульса: импульсный лазерный луч испускается и отражается, если он встречает объект. Из этих данных о расстоянии создается облако точек, описывающее формы объектов, окружающих сканер. На основе этих измерений можно оптимизировать вырубку деревьев и повысить автоматизацию харвестеров, что приведет к повышению эффективности использования различных ресурсов. Тем не менее, естественная среда создает проблемы для любой задачи компьютерного считывания. В этой статье представлены результаты сканирования одиночно стоящих деревьев, окруженных листвой и ветками.

Harvesters are state-of-the-art high-performance forestry machines that carry out a series of continuous operations, such as felling, pruning, and so on. During the alignment process of the harvester head to capture the trunk, the operator requires a large number of observations, judgments and multiple operations, which leads to loss of time and fuel. In order to increase operational efficiency and reduce operating costs, before cutting a tree, it is advisable to obtain a scan in the form of a point cloud. We suggest using a 3D Sense laser scanner for this, which is a non-contact measuring system. The distance between the scanner and the tree is determined by the travel time of the laser light pulse: a pulsed laser beam is emitted and reflected if it encounters an object. Based on these measurements, it is possible to optimize tree felling and increase the automation of harvesters, which will lead to increased efficiency in the use of various resources However, the natural environment poses problems for any computer read task. This article presents the results of scanning single-standing trees surrounded by foliage and branches.

 Харвестер лазерные измерения 3d сканирование Harvester laser measurements 3d scan

ВведениеВ настоящее время для решения задач мониторинга и оценки лесных насаждений использование методов и средств лазерного сканирования является одним из наиболее актуальных и приоритетных направлений [1]. Лазерное сканирование может выполняться самостоятельно или в комплексе с цифровой воздушной и космической фото- и видеосъемкой, а также может осуществляться наземными исследованиями на пробных площадях [2,3,4].Поскольку лесосека может быть захламлена и возможно наличие зависших деревьев это создает опасные условия для работы с помощью ручных машин и инструментов.  В последнее время, за рубежом идёт разработка лесозаготовительной техники, в которой к гидравлическим системам добавляются сенсорные блоки управления. Харвестер может выполнять последовательные задачи рубки, обрезки сучьев, измерения и раскряжевки. Использование Харвестера с лазерным оборудованием значительно повышает эффективность лесозаготовки по сравнению с валкой леса бензомоторным инструментом.По ряду показателей лазерное сканирование превосходит другие, известные на сегодняшний день, дистанционные методы оценки качественных и количественных характеристик лесного фонда [5]. Лазерное сканирование лесного покрова основано на использовании современных технологий цифровой фотограмметрии и геоинформационных систем, а также методах цифровой обработки и моделирования многомерных отраженных сигналов.

Абрамов, В.В. Технология и машины лесосечных работ [Текст] : учебное пособие / В. В. Абрамов, А. С. Черных, Л. Д. Бухтояров; М-во образования и науки Рос. Федерации, Фед. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования "Воронеж. гос. лесотехн. ун-т им. Г. Ф. Морозова". - Воронеж, 2018. - 132 с. Abramov, V.V. Tehnologiya i mashiny lesosechnyh rabot [Tekst] : uchebnoe posobie / V. V. Abramov, A. S. Chernyh, L. D. Buhtoyarov; M-vo obrazovaniya i nauki Ros. Federacii, Fed. gos. byudzhet. obrazovat. uchrezhdenie vyssh. obrazovaniya "Voronezh. gos. lesotehn. un-t im. G. F. Morozova". - Voronezh, 2018. - 132 s. Miettinen M., Kulovesi J., Kalmari J., Visala A. (2010) New Measurement Concept for Forest Harvester Head. In: Howard A., Iagnemma K., Kelly A. (eds) Field and Service Robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics, vol 62. Springer, Berlin, Heidelberg DOI https://doi.org/10.1007/978-3-642-13408-1_4 Publisher Name Springer, Berlin, Heidelberg Miettinen M., Kulovesi J., Kalmari J., Visala A. (2010) New Measurement Concept for Forest Harvester Head. In: Howard A., Iagnemma K., Kelly A. (eds) Field and Service Robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics, vol 62. Springer, Berlin, Heidelberg DOI https://doi.org/10.1007/978-3-642-13408-1_4 Publisher Name Springer, Berlin, Heidelberg Öhman M., Miettinen M., Kannas K., Jutila J., Visala A., Forsman P. (2008) Tree Measurement and Simultaneous Localization and Mapping System for Forest Harvesters. In: Laugier C., Siegwart R. (eds) Field and Service Robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics, vol 42. Springer, Berlin, Heidelberg DOI https://doi.org/10.1007/978-3-540-75404-6_35 Publisher Name Springer, Berlin, Heidelberg Öhman M., Miettinen M., Kannas K., Jutila J., Visala A., Forsman P. (2008) Tree Measurement and Simultaneous Localization and Mapping System for Forest Harvesters. In: Laugier C., Siegwart R. (eds) Field and Service Robotics. Springer Tracts in Advanced Robotics, vol 42. Springer, Berlin, Heidelberg DOI https://doi.org/10.1007/978-3-540-75404-6_35 Publisher Name Springer, Berlin, Heidelberg Terrestrial laser scanning as a tool for assessing tree growth Jonathan Sheppard (1) , Christopher Morhart (1), Jan Hackenberg (1-2-3), Heinrich Spiecker (1) iForest - Biogeosciences and Forestry, Volume 10, Issue 1, Pages 172-179 (2016) doi: https://doi.org/10.3832/ifor2138-009 Published: Nov 19, 2016 SISEF. Terrestrial laser scanning as a tool for assessing tree growth Jonathan Sheppard (1) , Christopher Morhart (1), Jan Hackenberg (1-2-3), Heinrich Spiecker (1) iForest - Biogeosciences and Forestry, Volume 10, Issue 1, Pages 172-179 (2016) doi: https://doi.org/10.3832/ifor2138-009 Published: Nov 19, 2016 SISEF. Zheng Y, Liu J, Wang D, Yang R. Laser scanning measurements on trees for logging harvesting operations. Sensors (Basel). 2012;12(7):9273-9285. doi:10.3390/s120709273. Zheng Y, Liu J, Wang D, Yang R. Laser scanning measurements on trees for logging harvesting operations. Sensors (Basel). 2012;12(7):9273-9285. doi:10.3390/s120709273.