Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Swedish sawmills of today suffer from unsatisfying economy with high costs and low
benefits. The economical result depends on how well the sawmill can use their raw material. Iggesund Timber AB, a sawmill in the Holmen group, produces a large amount is enduse orientated products for the woodworking industry. Therefore the aim of this student thesis was to investigate the possibility of automatic enduse orientated quality grading of Scots Pine (Pinus sylvestris) saw logs by using a gamma-ray log scanner.

Iggesund Timber AB has the possibility to grade logs automatically with TINA, a two way
gamma-ray log scanner. Grading and classification of Scots Pine logs in Sweden today are
mainly manual but can in some rare cases be automatic. Classification is mostly based on
mean quality of the two centreboards and mean value settings for a large group of logs. In
aspect of the enduser this classification is not satisfying.

The study consists of 178 pine logs in the timber class F290-299 mm which was randomly
taken from the timber yard. This timber class is for example used for production of high
quality components, mainly for the European market.

The pine logs were carefully marked with colours and numbers in one end before sawing. The
marking was very important for the re-identification. After the drying all boards were planed. All sorting of the planed boards were made by the personal of Iggesund Timber AB. The length and quality for each component were summed and provide the total value for each log.

The value of each log was then used in the statistic analysis (based on multivariate
calibration). The analysis resulted in two prediction models for automatic gamma-ray sorting of pine. The models result in two quality indexes that express the expected amount of components for the woodworking industry (mainly furniture production).

The new quality indexes are based on two density variables and two external shape variables. The expected precision of the models is that they give about 70 % correct classification when sorting the logs into two quality groups. With developed log scanners and analysis methods it is possible to improve the precision of the sorting.

In my opinion, it is obvious that the Swedish sawmill industry could improve their results by using defined methods for automatic timber sorting. But that would also mean a major change in thinking about market and quality, which I think may be the hardest part in this traditional industry.

Svensk sågverksindustri har under de senaste åren lidit av en hårt pressad ekonomi med höga
råvarupriser och låg vidareförädlingsgrad. De ekonomiska resultaten är starkt beroende på hur
väl sågverken utnyttjar sin råvara. Detta blir extra tydligt när sågverken väljer att försöka
förändra sin produktion mot en högre andel kundanpassade produkter. Det blir därför allt
viktigare att i ett tidigt skede hitta rätt stock till rätt slutprodukt.
Iggesund Timber AB är ett sågverk inom Holmen-koncernen, produktionen består av en
relativt stor andel kundanpassade specialprodukter för träbearbetande industrier. Syftet med
detta arbete var att undersöka förutsättningarna för automatisk ändamålsanpassad
kvalitetssortering av furustockar. Förutsättningarna för den automatiska sorteringen var att
använda ordinarie timmersortering bestående av en TINA-mätram som arbetar med s.k.
genomlysningsteknik. Förutom yttre form som diameter, avsmalning och krok så mäter TINA
”inre kvalitet” i form av densitetsvariationer i veden. Tidigare undersökningar har visat att det
med goda resultat går att förbättra metodiken för att kvalitetssortering.
Sorteringskraven inriktades i detta fall mot timmer i dimensionsklassen F 290 (290 – 299 mm
to) som bl.a. används för produktion av ämnen och komponenter. Förutsättningarna i detta fall
skiljer sig gentemot tidigare studier som enbart inriktats mot sortering av standardvaror enligt
Nordiskt Trä. Dessa studier baseras vanligen på medelkvaliteten hos två centrumutbyten
vilket visat sig vara otillräckligt.
Inom ramen för detta arbete har två stycken prediktionsmodeller för automatisk
ändamålsanpassad timmersortering av furustockar utvecklats. Modellerna baseras på 178 st.
stockar som märkts med olika färger och siffror för att de skulle gå att återidentifiera efter
sönderdelning. Efter torkning och hyvling utfördes den omfattande sorteringen ända ned på
komponentnivå. Ansvarig sorterare märkte tydligt ut kvalitetsgränser på virkesämnet med en
speciell märkkrita. Ämnets enskilda längd och kvalitet mättes därefter upp och bokfördes var
för sig. I samband med mätningarna så noterades även defekter så som krokighet, vankant,
sprickor, sprötkvist med mera. Med hjälp av färg- och siffermärkning kunde sedan varje
enskilt ämne och dess kvalitet prissättas och summeras till rätt ursprungsstock. Kvalitet och
längd för respektive ämne ligger till grund för den slutliga värderingen av varje enskild stock
De båda prediktionsmodellerna beskriver det förväntade utfallet av ämnen och komponenter
för den träbearbetande industrin. Modellerna har likartad prediktionsförmåga. Den ena
modellen baseras på samtliga 178 stockar och den andra modellen baseras på 110 slumpvis
utvalda stockar av de totalt 178. Trots att modellerna baseras på olika delar av grundmaterialet
skiljer de sig mycket lite åt från varandra vilket tyder på stabilitet i mätvärdena. De nya
prediktionsmodellerna grundas på två densitetsvariabler och två variabler för yttre form,
samtliga baserade på mätningar med TINA-mätramen. Multivariat analys har använts för den
statistiska analysen.
Arbetet visar att det med drygt 70 % säkerhet går att prediktera lämpliga stockar då
stockmaterialet grupperas i godkänd och icke godkänd kvalitet.
Med bättre mätutrustningar och utvecklade analysverktyg går det att förbättra resultaten
betydligt. I dagsläget så finns det redan modernare och effektivare mätramar utvecklade.
Med bakgrund av detta är den svenska sågverksindustrin förvånansvärt dålig på att utnyttja
möjligheterna med automatisk timmersortering. Med ökad förädlingsgrad och råvaruutnyttjande
kommer tidig kvalitetssortering av timmer att aktualiseras. Intresset bör vara störst
för sågverksindustrier där man satsar på ökad förädlingsgrad. Det kommer dock att betyda ett
förändrat marknads- och kvalitetstänkande vilket i slutänden kanske är det svåraste för
sågverken att ta till sig.