Воронеж, Воронежская область, Россия
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.
Харвестер, лазерные измерения, 3d сканирование
Введение
В 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.
1. 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.
2. 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
3. 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
4. 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.
5. Zheng Y, Liu J, Wang D, Yang R. Laser scanning measurements on trees for logging harvesting operations. Sensors (Basel). 2012;12(7):9273-9285. doihttps://doi.org/10.3390/s120709273.
