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Die Erfindung betrifft ein zirkelähnliches Abtastgerät, um unregelmässige Baumstammquerschnitte in ihrer Umfangslinie als Punkte von geschlossenen Streckenzügen koordinatenmässig zu erfassen.
Das Verfahren bedient sich hiebei der nach dem Stand der Technik bekannten Methode, dass im Abtastpunkt ein nach aussen oder nach innen gekrümmter Kreisbogen (im Grenzfall eine Gerade) unterstellt werden kann, dessen Elemente aus der Lage von zwei seitlichen Armen gewonnen werden, weiche der gekrümmten Linie oder Fläche anliegen.
Die Elemente des Kreisbogens werden jedenfalls aus Messdaten eines Kreissegmentes gewonnen, gleichgültig ob die der gekrümmten Linie oder Fläche seitlich anliegenden Arme als "Hebelarme" gelenkig miteinander verbunden sind und der zwischen ihnen liegende Winkel gemessen wird (siehe zum Beispiel das Deutsche Patent DE 30 05 102 A 1), oder ob die bel den Arme eine vorgegebene Sehnenlänge des Kreissegmentes fix angeben und dafür die Segmenthöhe zur Messung gelangt (siehe die FR - PS 1 604 605 (Hames) und die US-PS 1, 127, 955 (1915, Berthold)).
Gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen arbeitet das hier vorliegende Verfahren gleichzeitig mit zwei Kreisabschnitten, und zwar mit einer längeren Sehne --S-- und mit einer aus der Halbierung hervorgehenden kürzeren Sehne--s--, sowie mit einem Bügel --10-. welcher doppelstückig aus zwei in Längsrichtung leicht gekrümmten Lamellen ausgebildet ist, zwischen denen die Tastarme --11-- und --12-an den Enden des Bügels --10-- um Drehgelenke --2-- und --5-- verschwenk- und mittels Flügelmuttern in ihrer Lage feststellbar sind Weitere Kennzeichnung des Gerätes ist im Patentanspruch gegeben, das Messprinzip wird anhand der Bilder näher erklärt :
Fig. 1 der Zeichnung Ist eine schematische Draufsicht auf das Messgerät, Fig. 2 ist ein geometrisches
Beispiel für das Zustandekommen der ersten Punkte eines Streckenzuges, der einer unregelmässigen
Baumstammumfangslinie angehört.
In Fig. 1 ist der Segmentzirkel in Arbeitsstellung an einen Kreisbogen angelegt gezeigt Dabei wird der Kreisbogen von den gleich grossen kreisförmigen Rundungen bei --1-- und --6-- der beiden Seitenarme - -11-- und --12-- berührt. welche in den Drehgelenken --2-- und --5-- fest mit dem Bügel --10-- verschraubt sind. Da sich diese Berührungspunkte bei verschieden grossen Messobjekten verändern und die bel --1-vorgesehene Zirkeispitze senkrecht in einem vorgestochenen Rindenloch zu stehen kommen soll, ist sie im Drehgelenk --1-- gegen leichten Widerstand verschwenkbar beziehungsweise durch Schraubenmutter lös- und feststellbar eingerichtet.
Die Veränderung der Berührungspunkte führt ebenso zu kleinen Schwankungen in der Länge von-S--, was rechentechnisch einfach Berücksichtigung finden kann. Eine zweite, jedoch feststehende Zirketspttze. findet sich am vorderen Ende des Skalen-Gleitstabes --13-- bei --9--. Die in den Drehgelenken --1--, --2--, --3--, --4-- und --5-- zur Lösung und Festklemmung angebrachten Flügelschraubenmuttern sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Der Messvorgang wird folgend beschrieben : Die Anbringung eines Leinenmessbandes längs der aufzunehmenden Umfangslinie ist einerseits zu Kontrollzwecken, und andererseits als Leitlinie für die Zirkelschritte zu empfehlen. Als Vorbereitung am Segmentzirkel sind die Flügelschraubenmuttern an den Drehgelenken --2-- und --5-- zu lösen, der Gleitstab --13-- in Nullstellung zu bringen und mittels eines Millimetermassstabes (bzw. Schablone) die gewünschte Sehnenlänge -S-- derart einzustellen, dass die Punkte --1--, --9-- und --6--auf einer Geraden liegen und Punkt --9-- zugleich die genaue Halbierung der Sehne anzeigt.
Nach festem Wiederanziehen der Flügelmuttern ist das Gerät zum Gebrauch fertig und die eingestellte Länge der Sehne -S-- geht als wichtige Grundlage bei der späteren Messauswertung in die Berechnung ein.
Zur weiteren Beschreibung der eigentlichen Messung wird auch noch das geometrische Beispiel von Fig. 2 herangezogen : Der Ausgangspunkt 0 der Rundmessung wird durch ein senkrechtes kleines Stichelloch in die Baumrinde markiert. Bei zurückgezogenem Gleitstab --13-- wird hierauf die Zirkel spitze. -1-- senkrecht in dieses vorgestochene Loch bis zum satten Aufsitzen des gerundeten Endes von --11-- auf der Baumnnde eingeführt und anschliessend das spitzenfreie Ende des zweiten Tastarmes --12-- bel --6-- bis zur Auflage an der Baumwalze herangedrückt, wobei das Schwenkgelenk zur Spitze --1-- entsprechend zu verdrehen ist. Hernach wird der Gleitstab --13-- nach vorne geschoben und seine Spitze bei --9-- bis zur satten Auflage des Stabendes auf der Baumrinde in diese eingedrückt.
An der rückwärtigen Kante des Doppelbügels --10-- wird hierauf die Segmenthöhe (in Fig. 1"30 mm") abgelesen und als einziger Messparameter zu Punkt 1 festgehalten. In das hier vorgestochene Loch wird jetzt abermals Zirkelspitze --1-eingeführt und der Messvorgang wiederholt sich in gleicher Weise für den nächsten und alle folgenden Punkte Als letzter Punkt soll jener betrachtet werden, der den Ausgangspunkt 0 bereits überlappt. Die Überlappungslänge zu diesem soll in Millimeter für die Auswertung vorgemerkt werden.
Der Auswertung dienen Computerprogramme, zu denen folgende allgemeine Hinweise gegeben werden können : Die gewählte Sehnenlänge S wird als Konstante eingegeben, als Variable folgen die an den einzelnen Zirkel punkten gemessenen Segmenthöhen. Nach Abschluss der Eingaben führt das Programm nebst einem allgemeinen Fehlerausgleich noch die Anbindung des vorletzten Polygonpunktes an den Ausgangspunkt durch, wofür die Überlappung von der letzten Strecke In Abzug kommt. Als Ausgabe druckt
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der Rechner von allen Polygonpunkten ausgeglichene rechtwinkelige Koordinaten aus.
Da Baumstammumfangslinien niemals exakte Kreise sein können, ist die hier beschriebene Methode zwar nur ein Näherungsverfahren, immerhin aber für die meisten praktischen Belange im forstlichen Versuchswesen und für die zugehörige Grundlagenforschung als ausreichend genau und nützlich betrachtet. Dazu anhand von Fig. 2 der Zeichnung noch folgende Erklärung :
Wie man sieht, setzt sich der Streckenzug aus den Hypotenusen s, der rechtwinkeligen Dreiecke OF, 1, 1F2 2,2F3 3, 3F4 4, 4Fs 5 und so fort zusammen. Die längeren Katheten aller dieser rechtwinkeligen Dreiecke sind untereinander gleich lang, nämlich je die Hälfte der längeren Sehne S. wenn man von den im Rechenprogramm berücksichtigten sehr kleinen Differenzen infolge der kreisförmig abgerundeten Auflagen der Tastarme --11--, --12--absieht.
Mit Fi... F,... F sind die Fusspunkte der Sehnenhöhen h, bezeichnet, durch welche die Halbierung von S erfolgt. Die am Segmentzirkel je Punkt abgelesenen Segmenthöhen h, entsprechen den kleineren Katheten in den rechtwinkeligen Dreiecken. Während sie im exakten Kreis alle gleich lang sind, zeigen sie bei Messungen gemäss Erfindungsidee an Baumquerschnitten mehrminder grosse Abweichungen von einem Mittelwert an, um welchen sie pendeln. Dementsprechend schwanken auch die gegenüberliegenden Winkel a, und ebenso (geringfügig) die Längen der einzelnen Teilstrecken s, um Mittelwerte.
Die rechtwinkeligen Koordinaten der einzelnen Eckpunkte des geschlossenen Streckenzuges errechnen sich aus der Länge der einzelnen Teilstrecken s, und aus deren Richtungswinkeln ss, . Während die Längen der s, exakt aus den Messparametern h, zu gewinnen sind, können die Richtungswinkel ss, nur über ein Näherungsverfahren mit entsprechendem Fehlerausgleich abgeleitet werden. Näherungsverfahren deshalb, weil bei der Auswertung innerhalb der grossen Segmente Kreisform und damit Symmetrie beidseitig der Fusspunkte F, unterstellt wird, was in Wirklichkeit nur näherungsweise zutrifft.
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