Моделювання твірних поверхонь стовбурів деревини за допомогою сплайн-функцій

  • Yuriy Hrytsiuk Національний університет «Львівська політехніка»
  • Svitlana Yatsyshyn Національний лісотехнічний університет України
Ключові слова: інформаційні технології; програмний проект; стовбур деревини; поперечний переріз колоди; твірна поверхня; річні кільця; схема розкрою; пиломатеріали; технологічне обладнання; ресурсоощадний технологічний процес.

Анотація

Розроблено методологію моделювання складних геометричних поверхонь природного походження – стовбура деревини за допомогою сплайн-функцій, що дає змогу підвищити точність та достовірність її обліку за різними розмірними характеристиками, а також випиляних з них пиломатеріалів у галузі деревообробки. З'ясовано, що метод побудови математичних моделей твірних поверхонь поперечного перерізу колод і їх поверхонь вздовж осі дає змогу на основі єдиного теоретичного підходу описати їх розміри та форму осей і зовнішніх твірних поверхонь. Він заснований на вимірюванні координат певної кількості точок поперечного перерізу стовбура деревини уздовж її довжини і подальшої інтерполяції точкового базису. Встановлено, що математичний апарат – інтерполяційні кубічні сплайни, побудовані на невеликій кількості точок поверхні, дають змогу з достатньою точністю визначити розмірні показники і врахувати особливості форми стовбурів деревини (кривизну, сучкуватість і гнилину, механічні пошкодження), а також є адекватними індивідуальними моделями для обліку колод як деревини, так і випиляних з них пиломатеріалів. Реалізовано програмне забезпечення для побудови твірних поверхонь стовбурів деревини складної геометричної форми, яке дає змогу здійснити побудову моделей поверхонь колод сплайн-функціями. Наведено алгоритми обліку стовбура деревини та окремі алгоритми схем розкрою колод на пиломатеріали. Досліджено, що вихід пиломатеріалів після здійсненого математичного моделювання значно збільшується порівняно з класичними способами моделювання поверхонь колод. Встановлено, що метод індивідуальних моделей стовбурів деревини, їх математична, програмна й апаратна підтримка у вигляді математичних моделей, алгоритми реалізації та програмне забезпечення, результати і висновки поданих досліджень можуть бути використані для проектування виробничо-технологічних систем деревообробки, створення відповідних ресурсоощадних технологічних процесів на основі сучасного технологічного та вимірювального обладнання, методів і моделей інформаційних технологій.

Посилання

Akho, A. V., Khopkroft, D., & Ulman, D. D. (2000). Data structures and algorithms. Moscow: Publishing House "Viliams" (in Russian).
Filiptcov, M. V. (2010). Development of software, algorithms and a complex of technical means of automated accounting systems for timber. Abstract of Doctoral Dissertation for Technical Sciences (05.13.06 – Automation and management of technological processes and industries (by industry)). Voronezh. 18 p. (in Russian).
Gryciuk, Yu. I., & Koshyrets, S. I. (2009). Comprehensive use of wood of softwood logs in the process of manufacturing lumber. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 7, 139-146.
Gryciuk, Yu. I., & Yatsyshyn, S. I. (2005). Determination of optimal schemes for deck decking on radial lumber. Scientific Bulletin of UNFU, 15(3), 115-124.
Gryciuk, Yu. I., & Yatsyshyn, S. I. (2005a). The problem of identifying the surfaces of logs sawn from the trunks of coniferous trees. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 4, 132-138.
Gryciuk, Yu. I., & Yatsyshyn, S. I. (2007b). Calculation of volumetric output of sawdust and related waste by numerical integration methods. Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic". Series: Computer Science and Information Technology, 598, 61-69.
Hrytsiuk, Yu. I., & Buchkovska, A. Yu. (2017). Visualization of the Results of Expert Evaluation of Software Quality Using Polar Diagrams. Scientific Bulletin of UNFU, 27(10), 137-145. https://doi.org/10.15421/40271025
Hrytsiuk, Yu. I., & Koshyrets, S. I. (2014). Models and methods of cutting logs on radial lumber: a monograph. Lviv: Publishing House of the Lviv State University of Life Safety. 216 p. (in Ukrainian).
Makarov, V. L., & Khlobystov, V. V. (1993). Spline approximation of functions: a textbook for university students. Moscow: Publisher "High School". (in Russian).
Stechkin, S. B., & Subbotin, Iu. N. (1976). Splines in computational math. Moscow: G Main editors of the physical and mathematical literature of the publishing house "Science". 248 p. (in Russian).
Vovryn, K. Ya., & Hrytsiuk, Yu. I. (2018). Software for constructing complex geometric surfaces using spline functions. Civilization. Progress. New Measurements: a collection of materials for a multidisciplinary scientific and practical conference, (pp. 41-46), June 15, Kyiv, Ukraine. Kyiv: Yudina L. I. 118 p. Retrieved from: http://futurolog.com.ua/publish/ 10/Zbirnyk.pdf#page=41. (in Ukrainian).
Yakovlev, M. K. (1995). Improvement of accounting and cutting of round timber based on the method of individual models. Abstract of Doctoral Dissertation for Technical Sciences (05.21.05 – Wood Science, Technology and Equipment for Woodworking). Minsk. 18 p. (in Russian).
Yatsyshyn, S. I., & Gryciuk, Yu. I. (2007). Method of determination of optimum charts for cutting out of logs on
radial saw-timbers. Scientific Bulletin of UNFU, 17(1), 136-146.
Zavialov, Iu. S., Kvasov, B. I., & Miroshnichenko, V. L. (1980). Spline function methods. Moscow: Publisher "Science". (in Russian).
Опубліковано
2018-10-25
Розділ
ЛІСОВА ІНЖЕНЕРІЯ: ТЕХНІКА, ТЕХНОЛОГІЯ, ДОВКІЛЛЯ