AT400987B - Verfahren zum feststellen einer abmessung, insbesondere des durchmessers - Google Patents

Description

AT 400 987 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen einer Abmessung, insbesondere des Durchmessers, eines Gegenstandes mit einer optisch elektrischen Meßvorrichtung, die zwei voneinander distanzierte, parallel zueinander verlaufende Meßflächen aufweist und bei der eine Sendeanordnung mit einer Reihe feststehend angeordneter Lichtsender in der einen Meßfläche und in der anderen Meßfläche eine Empfängeranordnung mit einer Reihe feststehend angeordneter Lichtempfänger angeordnet ist, bei dem die Meßvorrichtung und der Gegenstand mit einer Fördervorrichtung relativ zueinander bewegt werden und die Abmessung durch Abtastung mittels einzelner Meßschritte definierter Länge während der Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der Meßvorrichtung ermittelt wird, wobei die Abmessung jeweils in aufeinanderfolgenden Meßvorgängen in verschiedenen in Bewegungsrichtung des Gegenstandes voneinander distanzierten Bereichen ermittelt wird.

Es ist bereits ein Verfahren zum Feststellen einer Abmessung bekannt - gemäß DE-OS 29 20 804 - mit dem insbesondere der Durchmesser eines Rundholzes mit einer optisch elektrischen Meßvorrichtung ermittelt werden kann. Dazu wird eine in etwa senkrecht zur Längsrichtung des Rundholzes ausgerichtete Meßfläche eingerichtet, in der beidseits des zu vermessenden Gegenstandes jeweils eine Senderanordnung und eine Empfängeranordnung bestehend aus in mehreren parallel zueinander verlaufenden Reihen feststehend angeordneten Lichtsendern und Lichtempfängern angeordnet sind. Zum Vermessen des Durchmessers des Rundholzes wird das Rundholz in etwa senkrecht durch die Meßfläche hindurch mit einer Fördereinrichtung bewegt. Der Durchmesser wird dabei durch Abtastung mittels einzelner aufeinander folgender Meßschritte gleicher Größe während der Relativbewegung zwischen dem Rundholz und der Meßvorrichtung ermittelt. Die Feststellung des Durchmessers erfolgt in Bewegungsrichtung des Rundholzes in voneinander distanzierten Bereichen durch jeweils aufeinanderfolgende Meßvorgänge. Durch die Anzahl der parallel zueinander angeordneten Reihen von Lichtsendern und Lichtempfängem kann unabhängig von deren Baugröße die Größe der Meßschritte festgelegt werden, wobei diese Größe der Meßschritte auch kleiner sein kann als der Durchmesser eines derartigen Lichtsenders bzw. Lichtempfängers. Nachteilig ist hierbei, daß zur Ermittlung des Durchmessers mit hoher Genauigkeit eine Vielzahl von Lichtsendern und Lichtempfängern benötigt wird und damit sich die Abtastzeit der durch die Lichtsender und einen jeweils gegenüberliegenden Lichtempfänger gebildeten Lichtschranken erhöht, wodurch die Meßgenauigkeit verringert wird.

Weiters ist auch ein Verfahren zum Feststellen des Durchmessers eines Rundholzes bekannt - gemäß DE-OS 32 31 830 - bei dem wiederum einer senkrecht zur Längsrichtung des zu vermessenden Rundholzes angeordneten Meßfläche auf einer Seite des Rundholzes eine Senderanordnung und auf der gegenüberliegenden Seite eine Empfängeranordnung vorgesehen ist, die wiederum aus einer in einer Reihe feststehend in gleichbleibenden Abstand angeordneten Lichtsendern bzw. Lichtempfängern gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist nunmehr nur eine Reihe von hintereinander angeordneten Lichtsendern und Lichtempfängern vorgesehen, wobei zur Erhöhung der Genauigkeit jeweils ein Lichtsender mit jeweils mehreren Lichtempfängern oder umgekehrt gemeinsam angesteuert wird und dadurch der Netzraster, der den Meßbereich querenden Lichtstrahlen verringert wird. Damit kann die Genauigkeit des Meßvorganges erhöht werden. Es ist aber trotzdem notwendig, nahezu eine gleich hohe Anzahl an Meßschritten durchzulaufen, um einen Durchmesser des Rundholzes mit einer ausreichenden Genauigkeit feststellen zu können.

Bei einer bekannten Einrichtung zum Feststellen bzw. Überwachen des Durchmessers eines Holzstammes - DE-AS 25 55 975 - weist eine optisch-elektrische Meßvorrichtung, eine Abtasteinrichtung mit mehreren auf einer Meßfläche angeordneten strahlungsempfindlichen Elementen auf, welchen eine Strahlungsquelle zur Erzeugung eines Schattenbildes des Gegenstandes auf der Meßfläche zugeordnet ist. Um unabhängig von der Entfernung bzw. Lage des Holzstammes relativ zur Meßfläche bzw. zur Strahlungsquelle ein exaktes Meßergebnis zu erhalten, ist in einer senkrecht zur Meßfläche verlaufenden Ebene oder in einem voreinstellbaren Abstand von der Meßfläche eine Distanzmeßvorrichtung zur Feststellung der Distanz zwischen der Meßfläche und dem Gegenstand angeordnet. Damit können Veränderungen des Abstandes zwischen dem zu messenden Gegenstand bzw. der Meßfläche oder der zugeordneten Strahlungsquelle erfaßt und somit äußerst genaue Meßergebnisse erhalten werden. Diese Meßeinrichtung hat sich in der Praxis bewährt, es hat sich jedoch gezeigt, daß bei einigen Anwendungsfällen auch mit einer geringeren Meßgenauigkeit das Auslangen gefunden werden könnte.

Weiters sind bereits Meßanlagen für Holzstämme vorgeschlagen worden - US-PS 3 806 253 - die ebenfalls einen Lichtvorhang zum Feststellen der Durchmesser der Baumstämme verwenden. Dieser Lichtvorhang besteht aus je einer Reihe gegenüberliegend angeordneter Lichtsender und Lichtempfänger. Da diese Einrichtung zwei um ca. 90° zueinander versetzte Meßvorrichtungen für die Festlegung des Stamm-Mittelpunktes eines Rundholzes aufweist und somit die Entfernung des Stamm-Mittelpunktes von den Lichtsendern bzw. Lichtempfängern festgelegt wird, ist die erforderliche Genauigkeit der Meßvorrichtung nicht sehr hoch. Andererseits bedingt jedoch diese bekannte Meßeinrichtung einen sehr hohen 2 ΑΤ 400 987 Β

Aufwand an Einzelteilen und ist somit in der Anschaffung sehr teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das beim Vermessen von Gegenständen mit stark unterschiedlichen Abmessungen auch mit einer einfach aufgebauten Einrichtung eine eichfähige Feststellung bzw. Überwachung von Abmessungen, insbesondere des Durchmessers oder Volumens, von Gegenständen ermöglicht.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die einzelnen Meßschritte in zwei unmittelbar aufeinander folgenden Meßvorgängen unterschiedlich groß sind. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Meßvorgang in einen Vorabtastvorgang und in einen Endabtastvorgang aufgeteilt werden kann. Damit wird die Geschwindigkeit und die Genauigkeit des Meßvorganges erheblich erhöht, da beispielsweise die Vorabtastung mit wesentlich geringerer Genauigkeit, beispielsweise nur durch das Ansteuern jedes 10. oder 20. Lichtsenders oder Lichtempfängers erfolgen kann und dies nur dazu dient, festzustellen, ob sich ein Gegenstand im Meßbereich befindet und wo in etwa die Schattengrenze des Gegenstandes liegt. Wenn dann tatsächlich der Gegenstand im Meßbereich ist und die Schattengrenzen festgelegt worden sind, reicht es dann, mit einer feinen Teilung der Meßschritte nur jene Bereiche abzutasten, in denen sich die Schattengrenze befindet und kann dadurch eine geringe Anzahl an Abtastvorgängen eine in Verhältnis dazu exponentiell größere Genauigkeit erreicht werden.

Die Aufgabe kann aber auch dadurch gelöst werden, daß bei jedem Meßvorgang mehrere einander in Richtung der Abmessung benachbarte Meßschritte zu Gruppen zusammengefaßt werden, in denen sie aufeinanderfolgend ablaufen, wobei die verschiedenen Gruppen von Meßschritten sich zeitlich überlappen. Dadurch wird eine hohe Abtastgeschwindigkeit des jeweiligen Durchmessers erreicht, wodurch sich dieses Verfahren auch bei hohen Transportgeschwindigkeiten der Gegenstände zur exakten eichfähigen Vermessung der Durchmesser eignet. Dies deshalb, da sich der Ablauf der Abtastvorgänge in den in einzelnen Gruppen ablaufenden Meßschritten überschneidet, d.h. also zumindest teilweise zur gleichen Zeit in mehreren solchen Gruppen der Abtastvorgang läuft. Der zweite Ablauf für den Meßvorgang beträgt dann nur einen sich aus der Anzahl der Meßbereiche ergebenden Bruchteil dessen, der notwendig wäre, um in einem einzigen kontinuierlichen durchlaufenden Abtastvorgang den gesamten Meßbereich abzutasten.

Weiters ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß in jeweils ersten von zwei aufeinander folgenden Messungen die Größe der Meßschritte ein Vielfaches der Größe der Meßschritte im zweiten Meßvorgang beträgt, wodurch bei kleinen Abmessungen und in dem Bereich der Fördervorrichtung, in dem sich bei jedem Meßvorgang zumindest eine der beiden Schattengrenzen des Gegenstandes befindet, eine hohe Meßgenauigkeit erreicht wird.

Schließlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß die Größe der Meßschritte mit der Entfernung von der Fördervorrichtung in Richtung der zu ermittelten Abmessung zunimmt, wodurch eine Anpassung-an die verschiedenen Größen der Abmessungen im wesentlichen die gleichen Toleranzbereiche bei der Maßgenauigkeit eingehalten werden können wie bei großen Abmessungen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Feststellen bzw. Überwachen der Abmessungen eines Gegenstandes in vereinfachter schematischer und schaubildlicher Darstellung;

Fig. 2 eine Ausführungsvariante für die Anordnung der Sender bzw. Empfänger auf einer Meßfläche in Stirnansicht und vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Einrichtung in Stirnansicht mit einem zugehörigen Blockschaltbild;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Steuervorrichtung für die Verwendung in Verbindung mit der Einrichtung nach Figur 3.

In Figur 1 ist eine Einrichtung 1 zum Feststellen bzw. Überwachen einer Abmessung 2, beispielsweise eines Durchmessers 3, eines, einen Gegenstand 4 bildenden Holzstammes 5 gezeigt. Die Einrichtung 1 umfaßt eine Meßvorrichtung 6, die im vorliegenden Ausführugnsbeispiel mit elektrooptischen Meßelementen ausgestattet ist.

Die Meßvorrichtung 6 umfaßt eine Senderanordnung 7 und eine Empfängeranordnung 8. auf deren Meßflächen 9,10 Lichtsender 11 bzw. Lichtempfänger 12 angeordnet sind. Zwischen den Lichtsendern 11 und den Lichtempfängern 12 werden bei Aktivierung der Lichtsender über eine Steuervorrichtung 13 Strahlengänge gebildet, von denen im Ausführungsbeispiel der besseren Übersichtlichkeit halber nur die Strahlengänge 14 bis 21 dargestellt sind.

Die einzelnen Strahlengänge 14,15,16 bzw. 17,18,19 oder 19,20 und 21 weisen in Richtung - Pfeil 22 -der Abmessung 2 unterschiedliche Abstände 23,24 bzw. 25 auf. Die jeweils einen gleichen Abstand 23 bzw. 24 bzw. 25 voneinander aufweisenden Lichtsender 11 bzw. Lichtempfänger 12 sind jeweils zu Meßberei- 3

AT 400 987 B chen 26,27 bzw. 28 zusammengefaßt. Wie ersichtlich, nimmt der Abstand zwischen den einzelnen Strahlengängen mit zunehmender Distanz von einer Fördervorrichtung 29 in Richtung des Pfeiles 22 zu.

Dies bewirkt, daß in einem Auflagebereich 30, auf dem der Gegenstand 4 aufliegt, die Meßwertermittlung exakter erfolgt als im Meßbereich 28, in dem die einzelnen Strahlengänge 19 bis 21 bereits in einem größeren Abstand 25 voneinander angeordnet sind. Zum besseren Verständnis dieser unterschiedlichen Abstände zwischen den einzelnen Strahlengängen ist der Abstand zwischen den einzelnen Lichtsendern 11 bzw. Lichtempfängern 12 unmaßstäblich vergrößert dargestellt. Bei der tatsächlichen Ausführung beträgt der Abstand zwischen den einzelnen Strahlengängen etwa 0,5 bis 1 mm bzw. bei hochpräzisen Meßsystemen sogar noch weniger.

Durch die Ausbildung der Einrichtung 1 zum Feststellen bzw. Überwachen der Abmessung 2 wird erreicht, daß im Bereich geringerer Abmessungen eine höhere Meßgenauigkeit gegeben ist als im Bereich größerer Abmessungen 2. Dadurch wird bei kleinen und großen Abmessungen ein annähernd gleiches Meßverhältnis, welches sich aus der Toleranz im Verhältnis zum Durchmesser ergibt, erreicht. Als zusätzlichen Vorteil ermöglicht diese Anordnung in überraschender Weise aber auch noch, daß die Lage der dem Auflagebereich zugewandten Begrenzung des Gegenstandes 4 unabhängig davon, ob es sich um eine kleine oder große Abmessung 2 handelt, immer äußerst präzis festgestellt wird. Das Gesamtergebnis der Messung, welches immer auf den Basismeßwert der dem Auflagebereich 30 der Fördervorrichtung 29 zugewandten Kante des Gegenstandes 4 bezogen ist, ist daher gegenüber einer Anordnung von Strahlengängen mit einem Abstand 25 über alle Meßbereiche 26 bis 28 genauer.

Selbstverständlich ist es bei der dargestellten Einrichtung 1 möglich, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, die Anordnung der Sender und Empfänger entsprechend der Ausführungsform in der österreichischen Patentschrift Nr. 396036 (A 5659/81) zu wählen, dadurch kann die Anzahl der zu verwendenden Bauteile unter voller Ausnützung des erfindungsgemäßen Effektes nach der vorliegenden Ausführungsform noch zusätzlich verringert werden und dies bewirkt bei annähernd gleich großen Genauigkeiten eine Verkürzung der Dauer der Abtastung der Abmessung 2 des Gegenstandes 4, da die Anzahl der einzelnen Meßschritte verringert werden kann.

In Figur 2 ist eine Stimansicht eines Teiles einer Sender- und Empfängeranordnung 31,32 dargestellt, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber die Meßflächen 33,34 der Sender- bzw. Empfängeranordnung 31,32 in die gleiche Ebene geschwenkt sind. Zwischen der Sender- und Empfängeranordnung 31,32, die einer Einrichtung 35 zum Feststellen bzw. Überwachen einer Abmessung 36 angehören, kann ein Gegenstand 4 hindurchgeführt werden, um dessen Abmessung 36 zu ermitteln.

Wie aus der Darstellung ersichtlich, sind drei auf der Meßfläche 33 der Senderanordnung 31 angeordneten Lichtsender 37,38 und 39 mehrere Lichtempfänger 40 bis 46 zugeordnet. Die Lichtempfänger 40 bis 43 gehören einem Meßbereich 47 an, in dem die Lichtempfänger 40 bis 43 in einem Abstand 48 in Richtung - Pfeil 49 - der festzustellenden Abmessung 36 angeordnet sind. In dem daran anschließenden Meßbereich 50 sind dagegen die diesem zugeordneten Lichtempfänger 44,45 und 46 in einem Abstand 51 untereinander bzw. gegenüber dem letzten Lichtempfänger 43 des vorgeordneten Meßbereiches 47 angeordnet.

Dem Lichtsender 37 sind dabei die Lichtempfänger 40,41 zugeordnet, wobei bei dessen Aktivierung Strahlengänge 52,53 gebildet werden. Der Lichtsender 38 wirkt mit den Lichtempfängern 41,42 und 43 zusammen, wobei in diesem Fall Strahlengänge 54,55 und 56 gebildet werden. Der Lichtsender 39 wirkt mit den Lichtempfängern 43,44, und 45 zusammen, in dem Strahlengänge 57,58 und 59 gebildet werden. Bedingt durch die unterschiedlichen Abstände 48 bzw. 51 zwischen den einzelnen Lichtempfängern 40 bis 43 bzw. 43 bis 46 ist der Abstand zwischen den einzelnen Strahlengängen 52 bis 56 und 57 bis 59 ebenfalls unterschiedlich. Bei der vorliegenden Ausführung ergibt sich die unterschiedliche Größe der Meßschritte in den Meßbereichen 47 bzw. 50 durch den unterschiedlichen Winkel 60 zwischen den Strahlengängen 57 bzw. 58 bzw. dem Winkel 61 zwischen den Strahlengängen 52 bzw. 53.

Diese Anordnung der Lichtsender 37 bis 39 und der Lichtempfänger 40 bis 46 ermöglicht, innerhalb der Meßbereiche 47 bzw. 50 eine Ermittlung der Abmessung 36 mit unterschiedlicher Genauigkeit. Dies bewirkt, daß bei Gegenständen mit kleineren Abmessungen 36, bei welchen sich also ein Meßfehler in seiner Größe relativ zur gesamten Abmessung wesentlich stärker bemerkbar macht, wie bei großen Abmessungen 36, in etwa eine Anpassung der zulässigen Meßabweichung an die Größe der Abmessung 36 erfolgt.

Die Ansteuerung der einzelnen Lichtsender 37 bis 39 und Lichtempfänger 40 bis 46 erfolgt mit einer Steuervorrichtung 62. Diese Steuervorrichtung 62 umfaßt eine Ablaufsteuereinheit 63, an der die Lichtsender 37 bis 39 bzw. die Lichtempfänger 40 bis 46 über Einzelsteuerglieder 64 bis 66 angeschlossen sind.

Der Abtastvorgang kann nun folgendermaßen ablaufen:

Befindet sich ein Gegenstand 4, dessen Abmessung 36 ermittelt werden soll, zwischen der Senderanordnung 31 und der Empfängeranordnung 32, so wird von der Ablaufsteuereinheit 63 über das Einzelsteuer- 4

AT 400 987 B glied 64 der Lichtsender 37 mit Energie versorgt und es werden aufeinanderfolgend die Lichtempfänger 40 und 41 über das Einzelsteuerglied 64 an einer Zählvorrichtung 67 angelegt. Ist, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, der Strahlengang 52,53 nicht unterbrochen, so erfolgt keine Weiterstellung der Zählvorrichtung 67. Daher wird im Anschluß daran über das Einzelsteuerglied 65 der Lichtempfänger 41 angesteuert. Da durch den Gegenstand 4 der Strahlengang 54 zwischen dem Lichtsender 38 und dem Lichtempfänger 41 bereits unterbrochen ist, erfolgt ein Weiterschalten der Zählervorrichtung sowohl beim Zusammenschalten der Lichtempfänger 41,42 als auch 43 mit dem Lichtsender 38. Nachdem auch der Strahlengang 56 noch unterbrochen war, wird danach von der Ablaufsteuereinheit 63 das Einzelsteuerglied 66 aktiviert, welches den Lichtsender 39 einschaltet und aufeinanderfolgend die Lichtempfänger 43,44 und 45 mit dem Einzelsteuerglied 66 zusammenschaltet. Dabei wird festgestellt, daß nur der Strahlengang 57 zwischen dem Lichtsender 39 und dem Lichtempfänger 43 unterbrochen ist, sodaß nur die Unterbrechung des einen Strahlenganges 57 auf einer Zählvorrichtung 69 festgehalten wird. Nachdem die beiden weiteren Strahlengänge 58, 59 nicht unterbrochen sind, wird angenommen, daß damit das Ende der festzustellenden Abmessung erreicht ist und der Meßvorgang wird beendet. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, bei jedem Meßvorgang über den gesamten Meßbereich die einzelnen Lichtempfänger mit den zugehörigen Lichtsendern zusammenzuschalten und abzufragen. Ist das Ende des Meßvorganges erreicht, wird von der Ablaufsteuereinheit 63 ein Signalimpuls an die Zählvorrichtungen 67 bis 69 übermittelt und die gespeicherten Zählwerte werden einer Auswerteinheit 70 zugeführt, die diese summiert und aus der Anzahl der festgestellten Meßschritte und der Größe der jeweiligen Meßschritte den Wert der Abmessung ermittelt. Sowohl die Ablaufsteuereinheit, als auch die Einzelsteuerglieder und die Zählvorrichtungen sowie die Auswerteinheit sind rein schematisch durch Kästchen angedeutet und können im Rahmen des technischen Wissens des Fachmannes beliebig als elektrische bzw. elektronische Steuerung in den verschiedenen bekannten Techniken, wie Relaissteuerung, Transistorsteuerung oder in der modernen integrierten Bauweise bzw. über einen entsprechend programmierten Mikroprozessor betrieben werden.

Die Ausbildung der Steuervorrichtung 62 ermöglicht aber überdies, daß beispielsweise das Abfragen, ob die Strahlengänge zwischen den Lichtsendern und Lichtempfängern unterbrochen sind oder nicht in den einzelnen Meßbereichen 47 bzw. 50 gleichzeitig erfolgt, sodaß die Dauer des Meßvorganges reduziert wird. Dies hat vor allem einen Vorteil, wenn die Abmessung von sehr schnell bewegten Gegenständen ermittelt werden soll, da damit die Relativverschiebung der Abmessung in Längsrichtung des Gegenstandes 4 sehr gering gehalten werden kann.

Soll das Ausgangs- bzw. Endsignal, welches das Ende des Meßvorganges aufgrund des Fehlens des Gegenstandes 4 im Meßbereich anzeigt, gleichzeitig zur Ermittlung eines Längenwertes des Gegenstandes 4 verwendet werden, ist es unter Umständen vorteilhaft, in einem ersten Arbeitsschritt über die Einzelsteuerglieder 64,65 die Lichtsender 37,38 mit den zugeordneten Lichtempfängern 40 bis 43zusammenzuschal-ten. Bevor nun daran anschließend die Strahlengänge zwischen dem Lichtsender 39 und den Lichtempfängern 43 bis 46 aktiviert werden, ist es möglich, durch Ansteuerung des Einzelsteuergliedes 66 und eines Schaltgliedes 71 mit einem diesen nachgeordneten Unterbrecherglied 72 über die Ablaufsteuereinheit 63 kurzzeitig den Lichtsender 39 zu aktivieren und gleichzeitig bzw. aufeinanderfolgend den Schaltzustand des Lichtempfängers 45 und 43 abzufragen. Sollte dabei festgestellt werden, daß weder der Strahlengang 57, noch der Strahlengang 59 unterbrochen ist, kann eine weitere Abtastung der Lichtempfänger im Meßbereich 50 entfallen. Gleichzeitig kann über das Steuerschaltglied 71 und das Unterbrecherglied 72 die Anzeige der Zählvorrichtungen 67,68 gelöscht werden und ein neuer Meßvorgang eingeleitet werden. Damit wird erreicht, daß auch im Zuge eines über mehrere Meßbereiche ablaufenden Meßvorganges zur Feststellung einer Abmessung 36 festgestellt werden kann, ob sich noch ein Gegenstand im Meßbereich befindet und bei Nichtvorhandensein des Gegenstandes unmittelbar die Messung zur Vermeidung von Fehlanzeigen unterbrochen und das dabei ermittelte Signal von der Ablaufsteuereinheit an eine Längenmeßvorrichtung 73 weitergegeben werden.

In Figur 3 ist eine Stirnansicht einer Einrichtung 1 zum Feststellen bzw. Überwachen einer Abmessung 2 eines Gegenstandes 4, vorzugsweise eines Holzstammes 5, dargestellt. Die Senderanordnung 7 und die Empfängeranordnung 8 bestehen aus einer Vielzahl von in Richtung der Abmessung 2 - Reil 49 -hintereinander angeordneten Lichtsendern 74,75 und 76, welchen gegenüberliegend auf der Empfängeranordnung 8 Lichtempfänger 77,78 und 79 zugeordnet sind. Die Lichtsender bzw. Lichtempfänger 74,77 bzw. 75,78 bzw. 76,79 sind jeweils einem eigenen Meßbereich 80,81 bzw. 82 zugeordnet. Wird nun die Abmessung 2 des Gegenstandes 4 ermittelt und sind beim vorangegangenen Meßzyklus Strahlengänge in allen drei Meßbereichen 80 bis 82 unterbrochen gewesen, so wird beim nächsten Vorgang vorerst der Meßbereich 47 abgetastet. Dabei wird beispielsweise festgestellt, daß der dem Meßbereich 81 nächstliegen-de Strahlengang 83 des Meßbereiches 80 unterbrochen ist. Ist die Abtastung der Abmessung mit den einzelnen Meßschritten im Meßbereich 80 abgeschlossen, kann über eine Programmsteuereinheit 84 der 5

AT 400 987 B zweite und vierte Lichtsender 75 in Abtastrichtung - Pfeil 49 - mit den jeweils gegenüberliegenden Lichtempfängern 78 aufeinanderfolgend zusammengeschaltet werden. Wird dabei festgestellt, daß Strahlengänge 85,86 - mit strichpunktierten Linien gezeichnet - durch den Holzstamm 5 nicht mehr unterbrochen sind und auch Strahlengänge 87,88 zwischen den gleichartig angeordneten Lichtsendern 76 und Lichtempfängern 79 im Meßbereich 82 nicht unterbrochen sind, kann davon ausgegangen werden, daß der Gegenstand 4 den Meßbereich zwischen den Lichtsendern 74 bis 76 und Lichtempfängern 77 bis 79 verlassen hat.

Wie die vorstehende Schilderung des Meßvorganges bei Verwendung der im Ausführungsbeispiel dargestellten Einrichtung 1 zeigt, wird bei dieser Art der Zwischenabfragen im Meßzyklus rascher festgestellt, daß der Gegenstand 4 den Meßbereich verlassen hat, als wenn anschließend an den Meßbereich 80 auch alle Empfänger im Meßbereich 81 und 82 abgefragt werden müßten, um festzustellen, ob noch Strahlengänge unterbrochen sind, d.h., der Gegenstand vorhanden ist.

Eine mit 89 bezeichnete Steuervorrichtung umfaßt neben der Programmsteuereinheit 84 eine Energieversorgungseinheit 90, ein Steuergerät 91 zum Ansteuern der einzelnen Lichtsender 74 bis 76 in den verschiedenen Meßbereichen 80 bis 82, welches über eine Leitung 92 mit der Senderanordnung 7 verbunden ist. Über eine Leitung 93 ist die Empfängeranordnung 8 mit einer Auswerteinheit 94 verbunden, die die einzelnen Lichtempfänger 77 bis 79 in den verschiedenen Meßbereichen 80 bis 81 in Abhängigkeit von dem von der Programmsteuereinheit 84 kommenden Steuerimpulsen ansteuert und den Schaltzustand derselben, ob belichtet bzw. unbelichtet, feststellt. Die Anzahl der belichteten Lichtempfänger beim aufeinanderfolgenden Abtasten derselben im Meßbereich 80 bzw. 81 bzw. 82 wird in der Auswerteinheit zwischengespeichert. Wird, wie vorstehend geschildert, beim raschen Abtasten der Meßbereiche 81 bzw. 82 festgestellt, daß der Gegenstand 4 den Meßbereich verlassen hat, so werden die im Meßbereich 80 aufgenommenen und in der Auswerteinheit 94 gespeicherten Signale gelöscht. Wird dagegen das Vorhandensein eines Gegenstandes 4 festgestellt, so werden auch aufeinanderfolgend die einzelnen Lichtempfänger 78 bzw. 79 der Meßbereiche 81 bzw. 82 abgetastet und die Summe der unbelichteten Empfänger wird in der Auswerteinheit 94 gespeichert. Ist dann das Ende der festzustellenden Abmessung 2 erreicht - meist daran erkenntlich, daß mehrere Strahlengänge nicht mehr unterbrochen sind - so wird das Ergebnis einem Summenspeicher 95 bzw. Anzeigeorganen 96 zugeführt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abstände 97 zwischen den einzelnen Strahlengängen in allen drei Meßbereichen 80 bis 82 gleich groß dargestellt. Es ist selbstverständlich möglich, diese Strahlengänge gemäß den Darstellungen in den Figuren 1 und 2 in den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 unterschiedlich groß auszuführen.

Durch die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen wird vor allem eine exakte Meßwertermittlung von Gegenständen mit stark wechselnden Durchmessern, wie Baumstämmen, erreicht, die vom Zopf in Richtung zum Stock ihren Durchmesser ständig verändern. Darüberhinaus weisen diese Baumstämme über ihren Verlauf oftmals eine unterschiedliche Querschnittsform auf, die mit den erfindungsgemäßen Einrichtungen 1 ebenfalls sehr exakt erfaßt werden kann. Desweiteren ist es möglich, durch die Schnellabtastung bzw. die aufeinanderfolgende Abtastung bei Vorhandensein eines Gegenstandes im Meßbereich im Zuge der Schnellabtastung zu erkennen, ob es sich um eine Kontur eines Baumstammes, oder beispielsweise um einen schlecht entfernten Aststrunk oder einen losgelösten, vom Baumstamm wegstehenden Rindenteil, handelt. Die Genauigkeit der Meßergebnisse ermöglicht es vor allem, diese in Kombination mit den Längsmeßergebnissen zur unmittelbaren Volumsberechnung von Baumstämmen heranzuziehen, die durch ihre hohe Genauigkeit auch eichfähig sind. Damit kann neben einer Festlegung eines entsprechenden Schnittprogrammes um eine optimale Ausnutzung des Stammquerschnittes beim Zersägen sicherzustellen, auch die Abrechnung der Holzlieferanten bzw. des Schnittvolumens über diese Anlage erfolgen.

In Figur 4, deren Darstellung hinsichtlich der Meßvorrichtung 6 bzw. der Sender- und Empfängeranordnungen 7,8 der Ausführung gemäß Figur 3 entspricht, weshalb auch für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden, ist eine Steuervorrichtung 98 bzw. 99 dargestellt, die es ermöglicht, die Strahlengänge in den einzelnen Meßbereichen 80,81 bzw. 82 parallel zueinander bzw. gleichzeitig abzutasten, sodaß mit einem Drittel der Abtastzeit gegenüber einem synchronen aufeinanderfolgenden Abtasten der einzelnen Strahlengänge das Auslangen gefunden werden kann.

Den Steuervorrichtungen 98 und 99 ist ein Taktgeber 100, der auch durch eine Programmablaufsteuerung gebildet sein kann, zugeordnet. Mit jedem Taktimpuls wird ein Schieberegister 101 weiterbewegt, dessen den Registern 102 zugeordnete Ausgänge mit Steuergeräten 103 bis 105 zum Ansteuern und Abfragen der den Meßbereichen 80,81 und 82 zugeordneten Lichtempfänger 77,78 bzw. 79 ausgebildet sind. Gleichzeitig werden über das Schieberegister 101 Steuergeräte 106 bis 108 beaufschlagt, die zur Ansteuerung der den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 zugeordneten Lichtsender 74,75 und 76 dienen. Der Ablauf des Meßvorganges ist nun derart, daß über die Steuergerate 103 bis 105 jeweils in Abtastrichtung - Pfeil 49 - die ersten Lichtsender und Lichtempfänger 74,77 im Meßbereich 80, 74 und 78 im 6

Claims (4)

1. AT 400 987 B Meßbereich 81 und 75 bzw. 79 im Meßbereich 82 angesteuert werden. Die Ansteuerung des letzten Lichtsenders 74 bzw. 75 gemeinsam mit dem ersten Lichtempfänger 78 bzw. 79 im Meßbereich 81 bzw. 82 ergibt sich aus der Doppelabtastung jedes Lichtempfängers, wie dies durch die in vollen Linien bzw. in strichpunktierten Linien gezeichneten Strahlengänge angedeutet ist. Das bei diesem Abtastvorgang erhaltene Ergebnis wird in den Steuergeräten 106 bis 108 nachgeordneten Schieberegistern 109 bis 111 abgespeichert. Danach werden aufeinanderfolgend in der Abtastrichtung - Pfeil 49 - jedoch in den nebeneinander angeordneten Meßbereichen 80 bis 82 gleichzeitig bzw. zumindest überschneidend die Lichtempfänger 77 bis 79 mit den verschiedenen Lichtsendern 74 bis 76 zusammengeschaltet. Weiters wurde in Figur 4 schematisch bei den Schieberegistern 109 bis 111 angedeutet, daß mit einigen Lichtsendern nur ein einzelner Lichtempfänger, wie beispielsweise beim ersten Abtastvorgang, in den Meßbereichen 80 bzw. 81 mit den Strahlengängen 112 bzw. 113 vorgenommen wird, während alle anderen Sender sonst mit zwei nebeneinanderliegenden Lichtempfängern, wie beispielsweise durch die Strahlengänge 114, 115 angedeutet, zusammengeschaltet werden. Gleichzeitig mit dem Weiterschalten des Schieberegisters 101 werden auch die Schieberegister 109 bis 111 jeweils durch die Steuertakte vom Taktgeber 100 weitergeschaltet. Ist der in den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 parallel verlaufende Meßvorgang abgeschlossen, werden die in den Schieberegistern 109 bis 111 gespeicherten Signale den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 zugeordneten Zähler 116 überspielt, wobei die auf den einzelnen Zählern 116 anliegenden Anzeigen an den Gesamtzähler 117 weitergegeben werden, der aus der Summe der in den einzelnen Meßbereichen 80 bis 82 ermittelten Anzahl der unterbrochenen Strahlengänge die Abmessung 2 des Holzstammes 5 ermittelt. Dieser Meßwert kann weiteren Vorrichtungen zur Erzeugung eines Volumswertes bzw. zur Ermittlung eines Schnittprogrammes und dgl. zugeführt werden. Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, die in den schematischen Darstellungen gezeigten bzw. in der Beschreibung erwähnten Schaltungsteile durch jedwede beliebige andere, durch den Stand der Technik bekannte Schaltungsglieder in Relais, Transistor oder integrierter oder Hybridbauweise herzustellen. Auch die Ausbildung der einzelnen Lichtsender und Lichtempfänger ist im Rahmen der Erfindung frei wählbar. Es können Leuchtdioden und Photodioden sowie Lichtschranken, Ultraschall bzw. Laseranordnungen und dgl. zur Erzeugung der Strahlengänge herangezogen werden. Auch ist die Steuerung des Meßablaufes nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern der Ablauf kann ebenso mit einem Mikroprozessor bzw. jeder beliebigen Programmsteuerung gesteuert werden. Patentansprüche 1. Verfahren zum Feststellen einer Abmessung, insbesondere des Durchmessers, eines Gegenstandes mit einer optisch elektrischen Meßvorrichtung, die zwei voneinander distanzierte, parallel zueinander verlaufende Meßflächen aufweist und bei der eine Sendeanordnung mit einer Reihe feststehend angeordneter Lichtsender in der einen Meßfläche und in der anderen Meßfläche eine Empfängeranordnung mit einer Reihe feststehend angeordneter Lichtempfänger vorgesehen ist, bei dem die Meßvorrichtung und der Gegenstand mit einer Fördervorrichtung relativ zueinander bewegt werden und die Abmessung durch Abtastung mittels einzelner aufeinanderfolgender Meßschritte vorgebbarer Größe während der Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der Meßvorrichtung ermittelt wird, wobei die Abmessung jeweils in aufeinanderfolgenden Meßvorgängen in verschiedenen in Bewegungsrichtung des Gegenstandes voneinander distanzierten Bereichen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Meßschritte in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Meßvorgängen unterschiedlich groß sind.
2. 2. Verfahren zum Feststellen einer Abmessung, insbesondere des Durchmessers, eines Gegenstandes mit einer optisch elektrischen Meßvorrichtung, die zwei voneinander distanzierte, parallel zueinander verlaufende Meßflächen aufweist und bei der eine Sendeanordnung mit einer Reihe feststehend angeordneter Lichtsender in der einen Meßfläche und in der anderen Meßfläche einer Empfängeranordnung mit in einer Reihe feststehend angeordneter Lichtempfänger angeordnet ist, bei dem die Meßvorrichtung und der Gegenstand mit einer Fördervorrichtung relativ zueinander bewegt werden und die Abmessung durch Abtastung mittels einzelner Meßschritte definierter Länge während der Relativbewegung zwischen dem Gegenstand und der Meßvorrichtung ermittelt wird, wobei die Abmessung in aufeinanderfolgenden Meßvorgängen in verschiedenen in Bewegungsrichtung des Gegenstandes voneinander distanzierten Bereichen ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Meßvorgang mehrere einander in Richtung der Abmessung (2, 36) benachbarte Meßschritte zu Gruppen zusammengefaßt werden, in denen sie aufeinanderfolgend ablaufen, wobei verschiedene Gruppen von Meßschritten sich zeitlich überlappen. 7 ΑΤ 400 987 Β
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils ersten von zwei aufeinanderfolgenden Messvorgängen die Größe der Meßschritte ein Vielfaches der Größe der Meßschritte im zweiten Meßvorgang beträgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Meßschritte mit der Entfernung von der Fördervorrichtung (29) in Richtung der zu ermittelnden Abmessung (2,36) zunimmt. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 8