Xây dựng mô hình hệ thống tự động xác định hình dạng kích thước khúc gỗ trong dây chuyền xẻ gỗ tự động

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết
quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ cơng trình
nào khác.
Nếu nội dung nghiên cứu của tơi trùng lặp với bất kỳ cơng trình nghiên cứu
nào đã cơng bố, tơi xin hồn tồn chụi trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá
luận văn của Hội đồng khoa học

Biên Hòa, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Người cam đoan

Nguyễn Quang Vinh


ii

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận văn này cho phép tơi được bày tỏ lịng biết ơn
chân thành và sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS. Dương Văn Tài,
đã dành rất nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phòng sau Đại học, khoa Cơ điện và
Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi
hồn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình.
Trân trọng cảm ơn Ban giám đốc, phịng Khoa học công nghệ và hợp tác
quốc tế Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp Miền Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện
thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Đồng Nai đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa học và luận văn tốt nghiệp này.
Trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp

nhiều ý kiến q báu trong suốt q trình làm và hồn chỉnh luận văn.
Biên Hịa, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Quang Vinh


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................................. 3
3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3
3.1 .Thiết bị nghiên cứu ........................................................................................... 3
3.2 . Đối tượng nghiên cứu....................................................................................... 3
4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 3
4.1.Nghiên cứu lý thuyết: ......................................................................................... 3
4.2.Nghiên cứu thực nghiệm: ................................................................................... 3
Chương 1 .................................................................................................................. 4
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................................... 4
1.1. Khái quát về tình hình chế biến gỗ ở Việt Nam. ............................................... 4
1.2. Khái quát về dây chuyền xẻ gỗ tự động. .......................................................... 6
1.3. Tổng quan về các cơng trình nghiên cứu về dây chuyền xẻ gỗ tự động ........... 11
1.3.1. Các cơng trình nghiên cứu ở nước ngồi ....................................................... 11

1.3.2. Các cơng trình nghiên cứu ở trong nước về dây chuyền xẻ gỗ tự động ........ 13
1.4. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu liên quan đến hệ thống tự động xác định
hình dạng và kích thước khúc gỗ ............................................................................. 15
Chương 2 .................................................................................................................. 17
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................. 17
2.1. Đối tượng của quá trình đo ............................................................................... 17
2.1.1. Nguyên liệu gỗ nhập khẩu.............................................................................. 17


iv

2.1.2. Nguyên liệu gỗ từ rừng trồng ......................................................................... 18
2.2. Thiết bị nghiên cứu ........................................................................................... 19
2.3. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 19
2.4.1. Phương pháp thu thập vàxử lý thông tin ........................................................ 19
2.4.2. Phương pháp tham khảo ý kiến các chuyên gia ............................................. 19
2.4.3. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ................................................................ 20
2.4.4. Phương pháp đồng dạng và mô phỏng ........................................................... 20
Chương 3 .................................................................................................................. 21
XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH HÌNH
DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC KHÚC GỖ TRONG .................................................... 21
DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG ....................................................................... 21
3.1. Phân tích lựa chọn phương án qt hình dạng, kích thước mặt cắt ngang khúc
gỗ .............................................................................................................................. 21
3.1.1. Phương án đo tiếp xúc .................................................................................... 21
3.1.2. Phương án không tiếp xúc .............................................................................. 23
3.1.3. Ứng dụng đo khơng tiếp xúc trong việc xác định kích thước vật thể ............ 25
3.1.4. Lựa chọn hệ thống quét hình dạng, kích thước mặt cắt ngang khúc gỗ ......... 33
3.2. Đề xuất phương án thiết kế hệ thống quét hình dạng, kích thước mặt cắt ngang
khúc gỗ sử dụng tia Laser ........................................................................................ 34

3.2.1. Cơ sở xác định đường kính khúc gỗ .............................................................. 34
3.2.2. Đề xuất phương án xác định đường kính khúc gỗ ......................................... 35
3.3. Xây dựng chương trình cho PLC để đo kích thước .......................................... 44
3.3.1. Kết nối phần cứng PLC .................................................................................. 44
3.3.2. Xây dựng lưu đồ thuật tốn ............................................................................ 48
3.4. Xây dựng cấu trúc truyền thơng dữ liệu giữa máy tính và PLC ....................... 54
3.4.1. Khởi động chương trình truyền thơng............................................................ 55
3.4.2. Thiết lập truyền thơng .................................................................................... 55
3.4.3. Thiết lập cấu trúc vùng nhớ ........................................................................... 58
3.5. Xây dựng giao diện giám sát và hiển thị dữ liệu............................................... 59


v

3.5.1. Thiết lập Module trong nghiên cứu ................................................................ 59
3.5.2. Xây dựng giao diện hiển thị cho Module - MAIN ......................................... 61
3.5.4. Thiết kế, xây dựng giao diện cho Module - BÁO CÁO ................................ 65
Chương 4 .................................................................................................................. 66
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ............................................................................ 66
4.1. Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm ............................................................. 66
4.2. Nội dung của nghiên cứu thực nghiệm ............................................................. 66
4.3. Kết quả thực nghiệm ......................................................................................... 66
4.3.1. Thiết bị thí nghiệm ......................................................................................... 66
4.3.2. Tổ chức thí nghiệm ........................................................................................ 67
4.3.3. Kết quả thí nghiệm ......................................................................................... 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 70
1. Kết luận ............................................................................................................... 70
2 . Kiến nghị ............................................................................................................. 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 1

vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Bảng tóm tắt thơng số của RS485 .......................................................... 44
Bảng 3.2: Các Module được thiết lập cho nghiên cứu ............................................. 59
Bảng 4.1 : Kết quả xác định đường kính xẻ ............................................................. 69


vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động ............................................. 7
Hình 1.2. Mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động đề tài đề xuất thiết kế chế tạo .......... 7
Hình 1.3. Hệ thống rọc rìa trong dây chuyền xẻ gỗ tự động .................................... 10
Hình 1.4: Dây chuyền xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo............................................. 12
Hình 2.1: Gỗ trịn nhập khẩu từ nước ngồi ............................................................ 17
Hình 2.2: Ngun liệu gỗ trịn đưa vào xẻ từ gỗ rừng trồng .................................... 18
Hình 3.1: Kết cấu thước cặp dùng để đo bề mặt ngoài, bề mặt trong và chiều sâu . 21
Hình 3.2: Kết cấu đầu dị đo đường kinh và xác định mặt cắt ngang vật thể [12] ..... 22
Hình 3.3: Hệ thống Laser kiểm tra độ kín trong đóng gói sản phẩm ....................... 24
Hình 3.4: Hệ thống sensor E3Z-B của hãng Omron ................................................ 24
Hình 3.5: Cảm biến E3S-CL, phát hiện miếng bánh trên dây chuyền ..................... 25
Hình 3.6: Sóng được phát và phản xạ lại từ vật ....................................................... 28
Hình 3.7:TOF tính theo biên độ lớn nhất của tín hiệu phản xạ để tăng độ chính xác 29
Hình 3.8: Nguyên lý đo chiều dày vật thể sử dụng tia laser .................................... 31
Hình 3.9:Bộ thu phát Laser IL-600 hãng Keyence .................................................. 32
Hình 3.10:Bộ thu phát Laser Seri IG hãng Keyence................................................ 32
Hình 3.11: Dải đo của Laser Seri IG[22] ................................................................... 33
Hình 3.12: Ngun lý đo đường kính vật thể trịn bằng sử dụng Laser ................... 35

Hình 3.13: Ngun lý đo đường kính vật thể trịn bằng Laser với việc lấy mẫu tín
hiệu tốc độ chuyển động của vật .............................................................................. 36
Hình 3.14: Cấu tạo hệ thống qt hình dạng, kích thước mặt cắt ngang khúc gỗ ... 36
Hình 3.15: Mặt cắt theo hình chiếu đứng ................................................................. 37
Hình 3.16: Mặt cắt theo hình chiếu cạnh ................................................................. 37
Hình 3.17: Mặt cắt ngang khúc gỗ ........................................................................... 38
Hình 3.18:Hệ thống thu thập, xử lý và hiển thị dữ liệu ........................................... 38
Hình 3.19: Bộ thu phát Laser LV-S71 ..................................................................... 39
Hình 3.20: Cấu tạo giá lắp và phụ kiện .................................................................... 40
Hình 3.21: PLC FX3G 24MR/ES-A ........................................................................ 40


viii

Hình 3.22: Màn hình hiển thị HMI-MT8102iE ....................................................... 42
Hình 3.23:Mức điện áp của RS-422 ......................................................................... 43
Hình 3.24: IC giao tiếp của chuẩn RS-422 .............................................................. 43
Hình 3.25: Lưu đồ thuật tốn chương trình chính.................................................... 49
Hình 3.26: Lưu đồ thuật tốn kiểm tra điều kiện đầu vào ....................................... 50
Hình 3.27: Lưu đồ thuật tốn tính bán kính khúc gỗ ............................................... 51
Hình 3.28: Kết nối truyền thơng giữa PC và PLC ................................................... 54
Hình 3.29: Kết nối truyền thông giữa PC và PLC trong phịng thí nghiệm ............ 54
Hình 3.30: Giao diện thiết lập truyền thơng............................................................. 55
Hình 3.31: Thiết lập Port truyền thơng .................................................................... 55
Hình 3.32: Thiết lập thiết bị truyền thơng ................................................................ 56
Hình 3.33: Thiết lập giao thức truyền thơng ............................................................ 57
Hình 3.34: Kết quả sau khi thiết lập cấu trúc vùng nhớ ........................................... 58
Hình 3.35: Kết quả thiết lập các Module ................................................................. 60
Hình 3.36: Giao diện lập bản đồ xẻ tối ưu ............................................................... 60
Hình 3.37: Giao diện lập bản đồ xẻ tối ưu ............................................................... 61

Hình 3.38: Panel hiển thị của Modul-MAIN ........................................................... 62
Hình 3.39: Thuật tốn vẽ 3D mơ phỏng biên dạng khúc gỗ .................................... 63
Hình 3.40: Thiết kế hiển thị cho điểm đo thứ nhất .................................................. 64
Hình 3.41: Kết quả hiển thị cho các điểm đo ........................................................... 64
Hình 3.42: Bảng cơ sở dữ liệu về kích thước khúc gỗ được xây dựng .................... 65
Hình 4.1: Thiết bị thí nghiệm ................................................................................... 66
Hình 4.2: Q trình thí nghiệm ................................................................................ 67
Hình 4.3: Q trình đo bằng hệ thống laser và kiểm tra bằng thước kẹp ................ 68
Hình 4.4: Kết quả đo được hiển thị trên màn hình................................................... 69


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu.
Việt Nam là nước có nền cơng nghiệp chế biến gỗ đang phát triển, năm 2016
tổng kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ của Việt Nam đạt gần 7 tỷ USD, tăng
1,1% so với năm 2015, đứng thứ 7 trong nhóm các mặt hàng, ngành hàng xuất khẩu
hàng đầu của Việt Nam.Trong đó, kim ngạch xuất khẩu sản phẩm từ gỗ đạt 5,12 tỷ
USD, tăng 7,1% so với năm 2015, chiếm 73,6% tổng kim ngạch xuất khẩu gỗ và
sản phẩm gỗ của toàn ngành trong năm 2016.
- Xuất khẩu của khối doanh nghiệp FDI
Năm 2016, kim ngạch xuất khẩu G&SPG của các doanh nghiệp FDI đạt 3,3 tỷ USD,
xấp xỉ năm ngoái, chiếm 47,36% tổng kim ngạch xuất khẩu G&SPG của cả nước
(tỷ lệ này của năm 2015 là 47,84%).Trong đó, xuất khẩu sản phẩm gỗ đạt gần 3 tỷ
USD, xấp xỉ năm 2015, chiếm 58,44% tổng kim ngạch xuất khẩu sản phẩm gỗ của
cả nước.
- Thị trường xuất khẩu
Năm 2016, Hoa Kỳ tiếp tục là thị trường xuất khẩu G&SPG lớn nhất của Việt Nam,
đạt trên 2,8 tỷ USD, tăng 6,93% so với năm 2015, chiếm tới 41% tổng kim ngạch

xuất khẩu G&SPG của cả nước. Tiếp đến là thị trường Trung Quốc, đạt trên 1 tỷ
USD, tăng 3,82% so với năm 2015, chiếm 15% tổng kim ngạch xuất khẩu.
Bên cạnh đó, xuất khẩu G&SPG sang thị trường Hàn Quốc, Anh và Australia tăng
trưởng khá, với mức tăng lần lượt 16,06%; 6,97% và 7,6% so với năm 2015.
Từ đó đã tạo ra hàng triệu việc làm cho xã hội, góp phần giải quyết lao động trong
nơng nghiệp và nơng thơn.
Hiện nay việc áp dụng cơ giới hóa trong chế biến lâm sản nói chung và trong
sản xuất đồ mộc là rất cao, tỷ lệ áp dụng cơ giới hóa vào trong sản xuất đồ mộc ở
một số cơ sở sản xuất đạt 90-95%, hầu hết các khâu sản xuất quan trọng, mặng nhọc
điều đã áp dụng cơ giới hóa như khâu xẻ ván, xẻ thanh, khâu bào, đục mộng, đánh
nhẵm, sơn phủ...


2

Tuy nhiên việc áp dụng các thiết bị cơ giới hóa trong chế biến gỗ ở Việt Nam
cịn nhiều hạn chế, thiết bị có năng suất và chất lượng thấp tiêu tốn nhiều điện năng,
tốn nhiều công lao động, nhiều thiết bị máy móc chưa phù hợp với đối tường
Năn 2016 Bộ khoa học và Công nghệ đã giao cho trường Đại học Lâm
nghiệp chủ trì đề tài cấp quốc gia về "Nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuyền thiết
bị xẻ gỗ tự động" nhằm nâng cao năng suất và chất lượng ván xẻ, nâng cao tỷ lệ
thành khí và giảm chi phí lao động.
Trong dây chuyền xẻ gỗ tự động khâu đầu tiên rất quan trọng đó là phải xác
định được hình dạng khích thước khúc gỗ trước khi đưa vào xẻ, các cây gỗ khác
nhau có kích thước và hình dạng khác nhau do vậy mỗi cây gỗ trước khi đưa vào xẻ
cần phải xác định hình dạng, độ thót ngọn, độ cong và đường kính thân cây.
Trong cơng nghệ xẻ gỗ tự động thì trước khi tiến hành xẻ gỗ thì cần thiết
phải lập bản đồ xẻ tối ưu, muốn lập bản đồ xẻ tối ưu được thì cần thiết phải xác định
hình dạng và kích thước khúc gỗ đưa vào xẻ. Hiện nay ở Việt Nam việc xác định
hình dạng và kích thước khác gỗ chủ yếu bằng thước mét, đo bằng thủ công từng

cây một, nên không đáp ứng được yêu cầu xẻ gỗ tự động, mặt khác các cây gỗ khác
nhau có kích thước và hình dạng khác nhau do vậy mỗi cây gỗ trước khi đưa vào xẻ
cần phải xác định hình dạng, độ thót ngọn, độ cong và đường kính thân cây. Do vậy
việc xác định hình dạng kích thước khúc gỗ phải được thực hiện bằng tự động hóa,
số liệu sau khi xác định được là đầu vào cho phần mềm tự động tính tốn lập bản đồ
xẻ tối ưu.
Việc nghiên cứu hệ thống tự động đo, tính tốn xác định hình dạng, kích
thước khác gỗ là rất cần thiết nhằm nâng cao tỷ lệ thành khí trong cơng nghệ xẻ gỗ,
hiện nay chưa có cơng trình nghiên cứu vấn đề này được công bố ở Việt Nam.
Xuất phát từ lý do nêu trên tác giả đã chọn và thực hiện đề tài: “Xây dựng
mơ hình hệ thống tự động xác định hình dạng, kích thước khúc gỗ trong dây
chuyền xẻ gỗ tự động”


3

2. Mục tiêu nghiên cứu
Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục tiêu
nghiên cứu là:
Xây dựng được mơ hình hệ thống tự động tính tốn xác định hình dạng và kích
thước khúc gỗ để làm cơ sở cho q trình tự động tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu.
3. Phạm vi nghiên cứu
Do thời gian nghiên cứu có hạn, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội dung sau:
3.1 .Thiết bị nghiên cứu
Thiết bị nghiên cứu là hệ thống cấp liệu của dây chuyền xẻ gỗ tự động do đề
tài cấp nhà nước thiết kế chế tạo
3.2 . Đối tượng nghiên cứu
Khúc gỗ đầu vào cho quá trình xẻ tự động
4. Nội dung nghiên cứu
Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở phần trên. Để đạt được mục tiêu của đề

tài chúng tôi tập trung giải quyết những nội dung sau:
4.1.Nghiên cứu lý thuyết:
Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau:
- Cơ sở lý thuyết đo vật thể bằng tia laser
- Xây dựng mơ hình tính tốn xác định hình dạng và kích thước khúc gỗ
bằng tia laser
- Thiết lập chương trình tính tốn xác định kích thược và hình dạng khúc gỗ
4.2.Nghiên cứu thực nghiệm:
Nghiên cứu thực nghiệm để xác định hình dạng kích thước khúc gỗ, từ kết
quả nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng mơ hình lý thuyết.


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về tình hình chế biến gỗ ở Việt Nam.
Trong những năm qua, ngành cơng nghiệp chế biến gỗ đã có bước phát triển
vượt bậc, kim ngạch xuất khẩu hàng năm tăng 30-40%, đã đưa Việt Nam trở thành
một trong những quốc gia xuất khẩu đồ gỗ hàng đầu trong khu vực và trên thế giới.
Lãnh đạo Hiệp hội Gỗ-Lâm sản Việt Nam (VFA) cho biết, năm 2000 cả nước mới
chỉ có 741 doanh nghiệp chế biến gỗ lâm sản, đến nay tăng lên 3.934 doanh nghiệp.
Ngồi ra, cả nước cịn có hơn 340 làng nghề với hàng vạn hộ gia đình, cơ sở chế
biến gỗ. Việt Nam đã hình thành một số trung tâm chế biến, xuất khẩu gỗ lớn như
TPHCM, Bình Dương, Bình Định, Đồng Nai… Theo số liệu của Bộ Nơng nghiệp
và Phát triển nơng thơn thì các doanh nghiệp chế biến gỗ có quy mơ đa phần là nhỏ.
Theo nguồn gốc vốn thì 5% số doanh nghiệp thuộc sở hữu Nhà nước, 95% còn lại là
thuộc khu vực tư nhân, trong đó có 16% có vốn đầu tư nước ngồi (FDI). Về lao
động, ngành cơng nghiệp chế biến gỗ chiếm khoảng từ 250.000 – 300.000 lao động.
Trong đó, 10% lao động có trình độ đại học trở lên; 45-50% lao động thường xuyên

được đào tạo, còn lại 35 - 40% lao động giản đơn theo mùa vụ. Mặc dù số lượng lao
động trong ngành chế biến gỗ rất lớn nhưng đa số lao động chưa được đào tạo bài
bản, hoạt động thiếu chuyên nghiệp. Bên cạnh đó, sự phân công lao động chưa hợp
lý, giám sát, quản lý vẫn còn thiếu hiệu quả đang là những vẫn đề nổi cộm hiệm nay.
Năng suất lao động trong ngành chế biến gỗ ở Việt Nam còn thấp: Bằng 50% của
Philippines, 40% năng suất lao động của Trung Quốc và chỉ bằng 20% năng suất
lao động của Liên minh Châu Âu (EU). Với hiện trạng lao động như hiện tại, vấn đề
đào tạo và bổ sung nguồn nhân lực có kỹ thuật cao, có khả năng sử dụng tốt các
cơng nghệ hiện đại trong sản xuất là vấn đề đặc biệt quan trọng đối với ngành hàng
chế biến gỗ. Về công nghệ sản xuất, các doanh nghiệp gỗ Việt Nam hiện đang phân
theo 4 cấp độ: nhóm các doanh nghiệp FDI và các doanh nghiệp lớn và vừa sản xuất
sản phẩm xuất khẩu, nhóm các doanh nghiệp sản xuất ván nhân tạo, nhóm các
doanh nghiệp chế biến đồ gỗ mỹ nghệ. Nhìn chung trong thời gian qua các doanh


5

nghiệp chế biến gỗ đã có một số nỗ lực trong cải tiến công nghệ sử dụng trong chế
biến gỗ. Nhiều công nghệ mới, hiện đại như công nghệ xử lý biến tính gỗ, tạo các vật
liệu composite gỗ cũng đã được đầu tư vào Việt Nam. Tuy nhiên, những công nghệ
này cần mức đầu tư tương đối lớn, vượt quá khả năng của doanh nghiệp Việt Nam.
Năm 2015, xuất khẩu gỗ và sản phẩm thu về 6,9 tỷ USD, tăng 10,71% so với
năm 2014. Dự kiến năm 2016, kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ đạt 7,2-7,3
tỉ USD, tốc độ tăng trưởng khoảng 8-10%. Là mặt hàng đứng thứ 7 trong bảng xếp
hạng mặt hàng xuất khẩu của Việt Nam trong năm 2015 đạt kim ngạch trên 1 tỷ
USD (7/24 mặt hàng), đã thu về 6,9 tỷ USD, tăng 10,71% so với năm 2014, theo số
liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải quan Việt Nam.
Mặt hàng gỗ và sản phẩm của Việt Nam đã có mặt tại 37 quốc gia trên thế
giới và Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc là những mặt hàng xuất khẩu chủ lực của
Việt Nam, trong đó Hoa Kỳ là thị trường đạt kim ngạch cao nhất 2,6 tỷ USD, chiếm

38,2% tổng kim ngạch, tăng 18,22%. Đứng thứ hai là thị trường Nhật Bản, tăng
9,50% đạt trên 1 tỷ USD. Tuy có vị trí thuận lợi trong việc giao thương hàng hóa
nhưng xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ sang Trung Quốc chỉ đứng thứ ba trong bảng
xếp hạng, đạt 982,6 triệu USD, tăng 12,72% so với năm 2014.
Nhìn chung, năm 2015, xuất khẩu gỗ và sản phẩm sang các thị trường đều có
tốc độ tăng trưởng dương, số thị trường này chiếm 56,7%, trong đó xuất sang thị
trường Thái Lan tăng trưởng mạnh vượt trội, tăng 49,3%, kế đến là thị trường
Mehico tăng 36,79%, Saudi Arabia tăng 34,42%. Ngược lại, số thị trường có tốc độ
tăng trưởng âm chỉ chiếm 43,2% và xuất khẩu sang thị trường Séc, Áo, Thụy Sỹ
giảm mạnh, giảm lần lượt 71,30%; 50,28% và 43,88% tương ứng với kim ngạch
745,5 nghìn USD; 1,4 triệu USD và 2,4 triệu USD. Qua phân tích cho thấy, năm
2015, Việt Nam là quốc gia xuất khẩu đồ gỗ lớn thứ 4 trên thế giới, sau Trung Quốc,
Đức, Italy.
Theo nhận định của Hội Mỹ nghệ và chế biến gỗ TPHCM (HAWA), xuất
khẩu gỗ và sản phẩm gỗ vượt trội hơn so với nhiều ngành hàng chủ lực khác. Dự


6

kiến năm 2016, kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ đạt 7,2-7,3 tỉ USD, tốc độ
tăng trưởng khoảng 8-10%.
Trong khi đó, với thị trường trong nước, đồ gỗ đã làm chủ được sân nhà. Nếu
như nhiều năm qua, ngành gỗ và thủ công mỹ nghệ tập trung xuất khẩu các sản
phẩm chế biến sử dụng nhiều lao động, thì nay nhiều doanh nghiệp đã có nhận thức
tạo giá trị gia tăng khác như đầu vào thiết kế phát triển sản phẩm, gia tăng hàm
lượng công nghệ thiết bị-vật liệu trong chế biến, nâng cao kỹ năng quản lý, dịch vụ,
bán hàng… Với nhiều tiềm năng và nỗ lực, ngành chế biến gỗ, lâm sản trở thành
một trong những ngành có giá trị xuất khẩu hàng đầu Việt Nam.
Đặc biệt, xuất khẩu gỗ sẽ rộng đường tăng trưởng hơn khi dự kiến cuối năm
nay, Hiệp định Đối tác tự nguyện (VPA) về tăng cường thực thi luật lâm nghiệp,

quản trị rừng và thương mại lâm sản (FLEGT) giữa Việt Nam và Liên minh châu
Âu (EU) sẽ hoàn tất đàm phán và ký kết. Đây được đánh giá là cơ hội lớn cho
ngành gỗ Việt Nam mở rộng và giữ vững thị trường xuất khẩu. EU là thị trường rất
tiềm năng cho sản phẩm gỗ của Việt Nam. Tuy nhiên, để xuất khẩu gỗ sang thị
trường này cần có những tiêu chuẩn khắt khe. Trong đó, việc EU đưa ra dự thảo đầu
tiên về chương trình hành động FLEGT là ví dụ điển hình. Một trong những nội
dung quan trọng nhất của chương trình này là ký kết VPA với các quốc gia đối tác
xuất khẩu gỗ, sản phẩm gỗ vào EU. Nhiều chuyên gia cũng nhận định, Việt Nam ký
VPA với EU sẽ tăng niềm tin với các khách hàng Hoa Kỳ, Australia và Nhật Bản những thị trường đã áp dụng các quy chế tương tự như EU về nguồn gốc gỗ hợp
pháp. Qua đó, góp phần mở rộng thị trường xuất khẩu quan trọng này cho ngành gỗ
Việt Nam.
1.2. Khái quát về dây chuyền xẻ gỗ tự động.
a) Mơ hình dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động
Để tạo ra dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động đạt năng suất và chất lượng cao, đề
tài đề xuất thiết kế dây chuyền với các hệ thống như trong hình 1.1 và hình 1.2:


7

Hình 1.1. Mơ hình dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động
8

7
6

9

5
4

10
2
3
1
Hình 1.2. Mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động đề tài đề xuất thiết kế chế tạo
1- Đống gỗ tròn;

2- Hệ thống cấp liệu tự động ;

3- Hệ thống quét tia laser


8

4- Hệ thống xoay gỗ, vam kẹp gỗ; 5- Hệ thống cưa xẻ (cưa vòng đứng); 6- Hệ
thống cưa rọc rìa, xẻ lại; 7- Đống ván xẻ thành phẩm; 8 - Hệ thống tự động xếp
đống, phân loại; 9- Hệ thống tự động thu gom phế liệu, xử lý môi trường; 10- Cabin
điều khiển dây chuyền.
b) Thuyết minh mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động đề tài đề xuất thiết kế chế tạo
1) Hệ thống phân loại và cấp liệu tự động cho dây chuyền
Đề tài thiết kế hệ thống phân loại cấp liệu tự động với hệ thống quét hình
dạng khúc gỗ, khúc gỗ được đưa vào băng truyền và di chuyển trên đó, hệ thống
quét tia laser qt tồn bộ hình dạng và kích thước cây gỗ, với phần mềm scans 3D
phát hiện khuyết tật, độ cong độ thót ngọn và gửi tín hiệu về bộ vi xử lý trung tâm,
bộ vi xử lý sẽ tự động phân loại cây gỗ.
Sau khi cây gỗ được phân loại thì di chuyển trên băng chuyền và chờ sẵn ở
đó, khi nào gỗ trên băng chuyền nạp vào cho hệ thống xoay trở và vam kẹp thì gỗ ở
hệ thống cấp liệu di chuyển vào hệ thống băng chuyền để chờ sẵn ở đó. Như vậy
trên hệ thống cấp liệu, gỗ ln chờ sẵn ở đó và tự động cấp liệu cho hệ thống xoay
trở gỗ.

2) Hệ thống tự động đưa gỗ vào bàn xoay trở gỗ
Gỗ trịn khơng đi trực tiếp từ hệ thống cấp liệu vào hệ thống vam kẹp được
mà phải qua hệ thống băng chuyền. Hệ thống đưa gỗ này nhận gỗ từ hệ thống cấp
liệu sau đó di chuyển dọc đến vị trí của vam kẹp, sử dụng hệ thống tay thủy lực đẩy
gỗ vào hệ thống vam kẹp, sau khi đưa gỗ vào hệ thống vam kẹp thì hệ thống này lại
di chuyển về vị trí để nhận gỗ từ hệ thống cấp liệu và chờ sẵn ở đó.
3) Hệ thống tự động quét hình dạng, kích thước khúc gỗ
Khúc gỗ sau khi di chuyển trên hệ thống băng chuyền để chuẩn bị đưa vào
bàn xoay trở và vam kẹp thì khúc gỗ được hệ thống quét hình dạng để xác định hình
dạng và kích thước khúc gỗ, sau khi đã được quét, tín hiệu được truyền về hệ thống
tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, bằng phần mềm chuyên dùng xác định được vị trí đặt
khúc gỗ cần xẻ, sơ đồ mạch xẻ.


9

4) Hệ thống tự động vam kẹp xoay gỗ và đẩy gỗ vào cưa
Hệ thống vam kẹp gỗ, xoay gỗ và di chuyển gỗ trong quá trình xẻ bao gồm
các bộ phận sau:
- Bộ phận xoay trở gỗ để tìm vị trí xẻ tối ưu: cây gỗ sau khi được đưa lên bàn
xoay trở và vam kẹp, được cánh tay thủy lực điều khiển bởi chương trình tự động
tính tốn xoay trở đến vị trí tối ưu, sau khi khúc gỗ đã xoay đến vị trí xác định thì cơ
cấu tay thủy lực kẹp chặt khúc gỗ lại, chương trình tự động tính tốn vị trí và lập bản
đồ xẻ tối ưu được nhận tín hiệu từ hệ thống quét.
- Bộ phận vam kẹp có nhiệm vụ giữ cho khúc gỗ cố định với xe gịng trong
q trình xẻ
- Bộ phận di chuyển gỗ theo chiều dọc khúc gỗ: để quá trình xẻ được thực
hiện thì khúc gỗ phải di chuyển vào lưỡi cưa theo chiều dọc khúc gỗ, quá trình di
chuyển được thực hiện trên xe gịng, xe gịng có nhiệm vụ di chuyển cây gỗ vào
lưỡi cưa, sau đó lùi cây gỗ lại vị trí ban đầu để xẻ mạch tiếp theo, xe gòng di chuyển

được bằng tời kéo. Q trình di chuyển xe gịng được điều khiển tự động
- Bộ phận di chuyển theo chiều ngang khúc gỗ: sau khi xẻ xong một mạch xẻ
khúc gỗ phải được đẩy vào phía trong lưỡi cưa vào để tạo ra mạch xẻ tiếp theo, cơ cấu
đẩy được thực hiện bằng động cơ servo với cơ cấu vít me đai ốc, hành trình đẩy chính
bằng chiều dầy tấm ván cần xẻ, quá trình đẩy được lập trình và điều khiển tự động.
5) Hệ thống tự động xẻ gỗ
Hệ thống xẻ gỗ được đề tài thiết kế chế tạo là cưa vịng đứng, cưa vịng đứng
được lắp cố định có hệ thống cân bằng và giảm rung động, để nâng cao chất lượng
sản phẩm cưa vịng đứng được thiết kế có cơ cấu chống dao động cửa lưỡi cưa, hệ
thống cưa xẻ bao gồm các bộ phận sau: khung cưa, bánh đà, lưỡi cưa, cơ cấu căng
lưỡi cưa tự động, cơ cấu dẫn hướng lưỡi cưa để chống dao động của lưỡi cưa khi cắt
6) Hệ thống tự động rọc rìa
Ván xẻ sau khi xẻ xong ở cưa vòng đứng được hệ thống băng chuyền di
chuyển đưa vào hệ thống rọc rìa nếu xẻ suốt hoặc xẻ thanh tùy theo cơng nghệ xẻ và
yêu cầu kích thước sản phẩm xẻ. Hệ thống rọc rìa được thực hiện bằng cưa đĩa, để


10

đẩy gỗ vào cưa đĩa đề tài thiết kế đẩy bằng ru lơ, tấm ván sau khi rọc rìa xong được
cánh tay bốc xếp thành đống, thanh gỗ sau khi xẻ được hệ thống phân loại và xếp
thành đống.

Hình 1.3. Hệ thống rọc rìa trong dây chuyền xẻ gỗ tự động
7) Hệ thống tự động xếp đống sản phẩm
Ván xẻ sau khi đã được rọc rìa hồn chỉnh được cơ cấu bốc xếp thành đống,
cơ cấu bốc được đề tài thiết kế với nguyên lý hút chân không, tấm ván bán chặt vào
tay bốc bằng áp lực chân không, sau đó cơ cấu bốc đưa gỗ lên trên và di chuyển
ngang và dọc đến vị trí để xếp thành đống. Sử dụng xe nâng hàng để di chuyển
đống sản phẩm đến kho chứa hoặc đưa đi sấy hoặc đưa đi gia công các công đoạn

tiếp theo.
8) Hệ thống ca bin điều khiển
Để điều khiển tồn bộ q trình hoạt động của dây chuyền cần một công
nhân điều khiển ngồi tại cabin, trong cabin có bàn điều khiển gồm các nút ấn, màn
hình, bàn phím, người điều khiển hồn tồn có thể thay đổi kích thước ván xẻ và
cơng nghệ xẻ (xẻ suốt hay xẻ hộp).
9) Hệ thống điều khiển trung tâm cho tồn bộ q trình tự động hóa dây chuyền
Hệ thống điều khiển của dây chuyền được phân thành hai tầng: tầng thứ nhất
là bộ giám sát, điều khiển trung tâm, tầng thứ hai là các mô đun điều khiển thứ cấp
bao gồm: mô đun điều khiển hệ thống cấp liệu, mơ đun tính tốn lập bản đồ xẻ tối
ưu, mô đun điều khiển xoay trở gỗ, mô đun di chuyển xe gịng theo chiều dọc, mơ


11

đun di chuyển gỗ theo chiều ngang (chiều dầy tấm ván), mô đun điều khiển hệ
thống xẻ lại, mô đun điều khiển cánh tay bốc. Chương trình điều khiển của từng bộ
điều khiển thứ cấp được lập trình và nạp vào bộ nhớ của các bộ điều khiển. Chương
trình quản lý giám sát được nạp vào bộ nhớ của hệ thống điều khiển trung tâm để
điều khiển toàn bộ hoạt động của dây chuyền. Tùy thuộc vào quy trình cơng nghệ
mong muốn mà người dùng lựa chọn chương trình điều khiển hoặc thiết lập các
thông số tương ứng. Hệ thống điều khiển giám sát trung tâm sẽ dựa trên các thiết
lập này để gửi tín hiệu điều khiển phù hợp tới các hệ thống điều khiển thứ cấp để
vận hành dây chuyền nhằm đạt được yêu cầu mong muốn.
10) Hệ thống tự động thu gom phế liệu và xử lý mơi trường
Tồn bộ phế liệu, bìa bắp sau khi xẻ được hệ thống thu lại một nơi, phế liệu
có thể đưa đến hệ thống băm dăm để sản xuất bột giấy hoặc sản xuất ván nhân tạo
hoặc làm nhiên liệu, toàn bộ mùn cưa được thu gom lại để làm nhiên liệu. Đề tài sử
dụng quạt hút kết hợp xyclon để hút và thu gom mùn cưa và bụi trong quá trình xẻ.
Với dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động được nghiên cứu, thiết kế chế tạo đã

nêu ở trên đã khắc phục được những tồn tại mà các thiết bị xẻ gỗ đang sử dụng, đáp
ứng được mục tiêu của đề tài đặt ra, dây chuyền hoàn toàn được điều khiển tự động,
dây chuyền sử dụng hệ thống quét tia laser (scans 3D) để tự động xoay trở gỗ và tự
động tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, sau đó sử dụng chương trình xẻ tự động theo
bản đồ xẻ tối ưu, với công nghệ sử dụng quét tia laser và phầm mềm xẻ tối ưu đây
là công nghệ mới và tiên tiến nhất trong dây chuyền xẻ tự động hiện nay.
1.3. Tổng quan về các công trình nghiên cứu về dây chuyền xẻ gỗ tự động
1.3.1. Các cơng trình nghiên cứu ở nước ngồi
Gỗ và các sản phẩm từ gỗ đã xuất hiện và gắn liền với cuộc sống của con người
từ lâu đời. Tuy nhiên chế biến gỗ chỉ thực sự trở thành một ngành công nghiệp từ
khoảng hơn 100 năm trở lại đây với sự ứng dụng của các máy móc cơ giới trong
quá trình chế biến gỗ. Từ đầu thế kỷ 19 khâu xẻ gỗ, một trong những khâu nặng
nhọc trong ngành công nghiệp chế biến gỗ đã được áp dụng cơ giới hóa. Thiết bị xẻ
gỗ được áp dụng là cưa sọc, cưa vòng đẩy. Tuy nhiên, việc đưa gỗ lên bệ, đẩy gỗ đi
vào lưỡi cưa được thực hiện bằng thủ công, nên các thiết bị này cho năng suất và
chất lượng mạch xẻ thấp. Con người vẫn phải tham gia vào phần lớn các cơng đoạn
của q trình chế biến. Do vậy việc tự động hóa dây truyền xẻ gỗ để giảm sức lao


12

động của con người, nâng cao chất lượng mạch xẻ gỗ, tăng tỉ lệ thành khí sau xẻ là
một trong những yêu cầu mang tính chất cấp bách cần đặt ra.
Đầu thế kỷ 21, thiết bị cưa xẻ gỗ đã được tự động hóa trong các khâu như: khâu
tiếp liệu (tự động đưa gỗ lên bằng tải, tự động vam kẹp gỗ), tự động lập bản đồ xẻ tối
ưu, tự động trong quá trình xẻ, tự động lấy gỗ ra...vv, đều được tính tốn lập trình tự
động hóa theo chương trình. Ưu điểm nổi bật của thiết bị xẻ gỗ tự động là: năng suất
xẻ cao, chất lượng sản phẩm cao, giảm công lao động, tỷ lệ thành phẩm cao.
Hiện nay tại các nhà máy chế biến gỗ ở một số nước phát triển như Đức, Italia,
Nhật Bản đều sử dụng dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động, hình 1.5 mô tả dây chuyền

xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo.
Trên thế giới có nhiều cơng trình nghiên cứu về thiết bị xẻ gỗ, một số cơng trình
nghiên cứu về quá trình cắt gọt gỗ được giới thiệu trong [3, 4], tài liệu [5, 6] giới
thiệu về một số cơng trình nghiên cứu về tính tốn thiết kế các máy gia cơng gỗ
trong đó có thiết bị xẻ gỗ, tài liệu [7, 8] nói về việc nghiên cứu tự động hóa trong
các máy gia cơng gỗ.
Tuy nhiên, vì lý do bản quyền các cơng trình nghiên cứu thiết kế và chế tạo dây
chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động cũng như các dây chuyền xẻ gỗ tự động đã được chế
tạo của nước ngồi chưa được cơng bố một tồn diện, rơng rãi.

Hình I.1: Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo

Hình 1.4: Dây chuyền xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo


13

Từ năm 1990 đến nay thiết bị cưa xẻ gỗ đã được nghiên cứu và hoàn thiện, đặc
biệt là trong những năm gần đây hệ thống cưa xẻ gỗ đã được tự động hóa kết hợp
với hệ thống quét tia laser để phân loại gỗ và lập bản đồ xẻ tối ưu, quá trình xẻ và
lấy gỗ ra đều được tính tốn lập trình tự động hóa theo chương trình. Ưu điểm nổi
bật của thiết bị xẻ gỗ tự động là: năng suất xẻ cao, chất lượng sản phẩm cao, giảm
công lao động, tỷ lệ thành phẩm cao.
Hiện nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, những tiến bộ trong cơ giới
hóa và tự động hóa đã từng bước được các nhà sản xuất tích hợp vào trong thiết bị
cưa vòng, đặc biệt là hệ thống cưa vòng đứng như sử dụng hệ thống thủy lực và
động cơ servo trong các cơ cấu chuyển động, ứng dụng công nghệ laser, lập trình và
điều khiển tự động, nhằm nâng cao năng suất, tăng tỷ lệ lợi dụng và tạo ra ván xẻ có
chất lượng tốt hơn (Andreas Malmer, 2011), [4].
Theo các tài liệu [5]; [6], hiện nay tại các nhà máy chế biến gỗ ở một số nước

phát triển như Đức, Italia, Nhật Bản đều sử dụng dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động,
trên thực tế có nhiều công ty, hãng chế tạo dây chuyền xẻ gỗ tự động, diển hình là
dây chuyền xẻ gỗ tự động nhãn hiệu: Moehringer
Trên thế giới có nhiều cơng trình nghiên cứu về thiết bị xẻ gỗ, một số cơng trình
nghiên cứu về q trình cắt gọt [7]; [8], một số cơng trình nghiên cứu về tính tốn
thiết kế các máy gia cơng gỗ trong đó có thiết bị xẻ gỗ [9]; [10]; một số cơng trình
nghiên cứu về tự động hóa trong các máy gia công gỗ [12]; [13. Các công trình
cơng bố chủ yếu tập trung vào ngun lý tính tốn thiết kế, chưa có cơng trình nào
cơng bố tồn diện tính tốn thiết kế và chế tạo dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động,
nhưng trong thực tế hiện nay có rất nhiều dây chuyền xẻ gỗ tự động đã được một số
nước phát triển chế tạo và sử dụng.
Tóm lại: dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động đã được các nước phát triển nghiên
cứu và thiết kế chế tạo đưa vào sử dụng trong sản xuất, do bản quyền nên các cơng
trình chưa được cơng bố rộng rãi.
1.3.2. Các cơng trình nghiên cứu ở trong nước về dây chuyền xẻ gỗ tự động
Hiện nay ở Việt Nam 95% q trình xẻ gỗ trịn ra gỗ ván được thực hiện bằng
cưa vòng nằm và cưa vòng đứng.


14

Loại cưa vòng nằm hiện đang được sử dụng ở Việt Nam có ưu điểm là đơn
giản, vốn đầu tư thấp, song loại cưa này có nhiều nhược điểm là lao động nặng nhọc
(đưa gỗ lên đà kê, đẩy cưa đều bằng thủ công), năng suất xẻ thấp, nếu xẻ gỗ nhỏ
rừng trồng đạt khoảng 2-2,5m3/ca gỗ thành phẩm, nếu xẻ gỗ nhập khẩu đạt 3-4
m3/ca ván thành phẩm. Một tồn tại nữa của xẻ gỗ bằng cưa vòng nằm là độ mấp mô
bề mặt tấm ván xẻ lớn, độ lượn sóng của tấm ván xẻ cao, từ đó tỷ lệ lợi dụng gỗ
thấp (độ dư gia công lớn), chiều rộng mạch xẻ lớn (gỗ biến thành mùn cưa nhiều).
Hiện nay ở Việt Nam một số cơng ty cơ khí đã cải tiến cưa vanh thành cưa vòng
đứng để xẻ gỗ nhỏ rừng trồng, thiết bị có vốn đầu tư thấp khoảng 40 triệu

đồng/máy. Hoạt động của loại cưa vòng đứng này là gỗ tròn phải cắt thành khúc
ngắn từ 0,5- 1,2m, sau đó người cơng nhân phải đưa khúc gỗ lên mặt bàn xẻ sau đó
dùng tay đẩy khúc gỗ vào lưỡi cưa, người thứ 2 bên đối diện kéo khúc gỗ, như vậy
để xẻ được thì phải 2 công nhân. Loại cưa cải tiến này phù hợp với xẻ từ gỗ ván ra
gỗ thanh. Nếu xẻ từ gỗ trịn ra gỗ thanh thì năng suất đạt khoảng 0,1m3/h gỗ thanh
vàsử dụng 3 lao động. Tồn lại lớn nhất của loại thiết bị này là công nhân lao động
rất nặng nhọc, hay xẩy ra tai nạn lao động, tuy nhiên loại cưa vòng đứng cải tiến
này khi xẻ gỗ nhỏ cho năng suất và tỷ lệ thành khí cao hơn cưa vòng nằm.
Tuy nhiên, theo báo cáo của dự án CARD, cuộc điều tra, khảo sát ngành chế
biến gỗ được tiến hành ở ba miền Bắc, Trung, Nam đã chỉ ra rằng, tỷ lệ thành khí
sau xẻ của Việt Nam mới chỉ đạt quanh mức 50% (cụ thể là 53%, 50% và 53%
tương ứng cho các miền Bắc, Trung và Nam). Chất lượng thành khí cịn hạn chế là
do phụ thuộc q nhiều vào thủ cơng, trong đó phụ thuộc lớn vào tay nghề và kinh
nghiệm của người công nhân lao động thủ cơng trong q trình xẻ. Do vậy, để nâng
cao hơn nữa chất tỷ lệ thành khí và chất lượng mạch xẻ, cần phải tiến hành nghiên
cứu tự động hóa trong xẻ.
Năm 2002 Bộ khoa học và Công nghệ đã giao cho Trường Đại học Lâm nghiệp
thực hiện đề tài cấp nhà nước " Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo dây chuyền
thiết bị sản xuất ván nhân tạo từ gỗ nhỏ rừng trồng" mã số KC07.10 [10], Kết quả


15

của đề tài đã thiết kế chế tạo được dây chuyền thiết bị sản xuất ván nhân tạo, dậy
chuyền sản xuất ván ghép thanh, đề tài chưa đề cấp đến thiết bị xẻ.
Năm 2009 với sự tài trợ của Ngân hàng thế giới (World bank) trong dự án mức B
về "Nâng cao năng lực đào tạo chuyên ngành chế biến lâm sản", PGS.TS.Vũ Khắc
Bẩy và các công sự Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu đề tài " Xây dựng
phần mềm tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu", kết quả của đề tài đã xây dựng được phần
mềm tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, hạn chế của đề tài là nhập số liệu vào chương

trình bằng thủ cơng, cơng trình trên chưa đề cập đến tự động tính tốn lập bản đồ xẻ
tối ưu.
Các đề tài thuộc Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn cũng chỉ tập trung vào
cơng nghệ chế biến gỗ, biến tính gỗ, chưa có đề tài cấp bộ về thiết bị cưa xẻ gỗ tự
động.
Tóm lại, chế biến gỗ là ngành cơng nghiệp phát triển ở Việt Nam, có hàng ngàn
nhà máy chế biến gỗ với hàng triệu lao động, trong khi đó các cơng trình nghiên
cứu về thiết bị xẻ gỗ tự động còn rất hạn chế.
1.4. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu liên quan đến hệ thống tự động xác
định hình dạng và kích thước khúc gỗ
Tác giả Patrik purser M.Agr.Sc. trong cơng trình: [17] đã đưa ra hướng dẫn
đo lường gỗ, các thủ tục tiêu chuẩn để đo gỗ trịn cho mục đích bán ở Ai Len, chưa
đề cập đến thiết bị đo
Tác giả Vincenzo Piuri và Fabio Scotti trong cơng trình:[20] đã thiết kế hệ
thống phân loại gỗ tự động bằng cách sử dụng quang phổ huỳnh quang, cơng trình
trên đề cập đến phận loại theo màu sắc và khuyết tật gỗ, chưa xác định hình dạng và
kích thước gỗ trịn
Tác giả Richard W.Conners, Charles W.Mcmillin, Kingyao Lin, và Ramon
E. Vasquez-espinosa trong cơng trình [22] đã xác định các khiếm khuyết bề mặt
trong gỗ trong hệ thống chế biến gỗ tự động bằng tia laser.
Tác giả Chen J, Wang X, Cao J. trong cơng trình [24] đã đề cập đến phát
triển bộ cảm biến CCD CCD tốc độ cao để sử dụng trong chế biến gỗ


16

Tác giả Wen X, Zhou Y F, Mu H H [26], đã cơng bố thuật tốn để bù đắp lỗi
hình học trong phép đo giao thoáng laser sử dụng trong thiết kế & Sản xuất Máy
móc.
Cơng trình [27] của tác giả Li X F, Yao W, Zhao X H, đã công bố kết quả

hiệu chuẩn chung của hệ thống đo đa cảm biến ứng dụng trong đo lường gỗ
Tác giả Li Bing, Sun Bin, Chen Lei, Wei Xiang [18], đã công bố kết quả ứng
dụng cảm biến chuyển vị laser để đo bề mặt tự do
Tác giả Xie Z X, Zhang H J, Zhang G X trong cơng trình [25], đã cơng bố
các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác đo của máy dò tam giác laser và các phương
pháp bù
Tác giả Luo L Q trong cơng trình [17] đã nghiên cứu về tối ưu hóa tam giác
laze trên thiết bị .
Cơng trình [21] đã nghiên cứu phân tích lỗi trong phép đo laser tam giác và
phương pháp nâng cao độ chính xác
Tác giả Song K C, Zhang G X trong cơng trình [28] đã Nghiên cứu đặc tính
của đầu dò quét tam giác laser
Tác giả Saar, O. Martens [32], đã công bố kết quả nghiên cứu về Máy qt
laze dựa trên DSP.
Tóm lại: Đã có một số cơng trình ứng dụng tia laser trong dây chuyền xẻ gỗ
tự động, nhưng chưa có cơng trình nghiên cứu xác định hình dạng và kích thước
khúc gỗ


17

Chương 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng của quá trình đo
Đối tượng của quá trình đo là các khúc gỗ khác nhau đưa vào hệ thống xẻ. đặc
điểm của các khúc gỗ khác nhau có kích thước và hình dạng khác nhau, độ cong, độ
thốt ngọn khác nhau, từ đó sơ đồ bản đồ xẻ cũng khác nhau. Theo điều tra khảo sát đối
tượng đầu vào của dây chuyền xẻ gỗ tự động bao gồm một số loại gỗ như sau:
2.1.1. Nguyên liệu gỗ nhập khẩu
Ở Việt Nam hàng năm nhập khẩu khoảng 5 triệu m3 gỗ phục vụ cho nhu cầu

chế biến gỗ xuất khẩu và tiêu dùng nội địa, trong đó khoảng 3 triệu m3 gỗ tròn và 2
triệu m3 gỗ xẻ. một số loại gỗ nhập khẩu chủ yếu là:
- Gỗ Keo nhập về từ Malaysia, Indonesia
- Gỗ Bạch đàn đỏ nhập về từ Úc và một số nước Nam Mỹ
- Gỗ Tần bì, sồi nhập về từ Châu Âu
- Gỗ Tếch nhập về từ châu phi, Mianma

Hình 2.1: Gỗ trịn nhập khẩu từ nước ngồi
* Đặc điểm của gỗ trịn nhập khẩu
- Đường kính gỗ lớn D= 40-80 cm, chiều dài lớn từ 5-15m