Koivuviilun sorvaushalkeamien syvyyden ja syykulman samanaikainen mittaus

Abstract

Sorvaushalkeamien syvyys ja viilun syykulma vaikuttavat viilun ja vanerin lujuuteen ja ovat siksi tärkeitä parametreja. Aikaisemmin sorvaushalkeamien syvyyden ja viilun syykulman mittaamiseen on kehitetty muutamia menetelmiä. Tässä tutkimuksessa esitetään mittaustapa, jolla sorvaushalkeamien syvyys ja viilun syykulma saadaan mitattua samanaikaisesti. Tutkimusmateriaalina käytettiin 3.5 mm paksuista koivuviilua. Mittaus perustuu siihen, että kuvataan viilun läpimennyttä lasersädettä ja sorvaushalkeamien syvyys ja viilun syykulma saadaan estimoitua kuvista käyttäen kuva-analyysimenetelmiä. Referenssimittaukset sorvaushalkeamien syvyydelle mitattiin värjäämällä viilu halkeamien puolelta ja mittaamalla halkeamat optisen mikroskoopin avulla. Lasermittauslaitteiston ja kuva-analyysin avulla saadun sorvaushalkeamien pinta-alan ja referenssisorvaushalkeamien syvyyden välinen riippuvuus mallinnettiin regressioanalyysin avulla ja mallin selitysasteeksi saatiin 0.87. Viilun syykulma saatiin estimoitua valaistusta elliptisestä alueesta, koska lasersäde kääntyy syykulman mukaan puussa. Syykulma saadaan selvittämällä ellipsin pääakselin kulma. Näytteiden syykulma vaihteli tässä tutkimuksessa 1°:sta 11°:seen. Lisäksi neljän operaattorin mittaamien sorvaushalkeamien syvyyden referenssimittausten epävarmuutta tutkittiin R&R-testillä (reproducibility ja repeatability). Testin mukaan sorvaushalkeamien syvyyden mittaustulos riippuu operaattorista.

Lathe check depth (LCD) and the grain angle (GA) of veneer are important factors because they have an impact on the strength properties of plywood. Several methods to measure the LCD of veneer and the GA of wood or veneer have been developed over the years. In this study a method to measure LCD and GA simultaneously from veneer is presented, using silver birch (Betula pendula Roth) veneer of 3.5 mm nominal thickness as an example. The measurement is based on laser trans-illumination imaging through the veneer. From these images the projected area of the crack-mouth of slightly opened lathe checks was calculated using image analysis techniques. Reference LCD values were measured manually by dyeing the veneer and imaging with an optical microscope. The relationship between the area of lathe checks in the images and the reference LCD values was modelled with regression analysis and coefficient of determination was found to be 0.87. GA was determined by recognizing an elliptical illuminated area projected through the veneer from which GA was obtained by measuring the angle of the major axis of the ellipse. The range in the GA of the veneer samples studied was from 1° to 11°. Furthermore the uncertainty in the reference LCD measurements taken by four operators was estimated with a reproducibility and repeatability (R&R) test. The reference LCD measurements were found to be dependent on the operator.