AT507081B1 - Vorrichtung zum erfassen von für die weiterbearbeitung von brettern relevanter daten - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT507 081 B1 2010-02-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen von für die Weiterbearbeitung von Brettern relevanter Daten mit einem Förderer zur Querförderung der Bretter, mit einer dem Förderer zugeordneten Bilderfassungseinrichtung aus über die Breite des Förderers verteilten Kameras und Lichtsendern für weißes Licht und mit einer Messeinrichtung zum Erfassen des Brettquerschnitts in über die Brettlänge verteilten Querschnittsebenen durch Triangulation, wobei die Messeinrichtung einerseits über die Breite des Förderers verteilte Sender für die Querschnittsebenen bestimmende Laserlichtstrahlen und anderseits den Sendern zugeordnete Detektoren mit eine Empfangsoptik für die am Brett reflektierten Laserlichtstrahlen umfasst.

[0002] Um den Flolzwerkstoff von Brettern vorteilhaft nützen zu können, ist es nicht nur unabdingbar, die Brettabmessungen, sondern auch die Lage von Fehlern im Holzwerkstoff, wie Äste, Risse, Verfärbungen u. dgl. zu erfassen. Zu diesem Zweck ist es bekannt (US 7 227 165 B2), die Bretter quer zu ihrer Längsrichtung durch eine entsprechende Vorrichtung zu fördern, die einerseits eine Messeinrichtung zum Erfassen des Brettquerschnitts in über die Brettlänge verteilten Querschnittsebenen durch Triangulation und anderseits eine Bilderfassungseinrichtung mit Zeilenkameras und den Zeilenkameras zugehörigen Lichtsendern für weißes Licht aufweist, sodass aus den einzelnen Querschnittsmessungen insbesondere der jeweilige Randverlauf eines Brettes bestimmt werden kann und durch Auswertung der Bilddaten der Bilderfassungseinrichtung eine Fehlstellenerkennung und -ortung möglich wird, weil die Lagen und Abbildungsverhältnisse der einzelnen über die Breite des Förderers verteilten Zeilenkameras bekannt sind. Durch eine Neigung der Objektivachse der Zeilenkameras gegenüber der Förderebene können außerdem eine Oberfläche und eine Stirnseite der Bretter optisch erfasst werden, sodass zu einer vollständigen Bretterfassung je eine Kamerareihe ober- und unterhalb des Förderers vorzusehen sind. Allerdings müssen die Oberflächen der Bretter zeilenweise erfasst werden, was eine Abhängigkeit der Aufnahmen der Zeilenkameras vom Vorschub des Förderers sowie eine im Wesentlichen über die Bilderfassung durchgehende Beleuchtung der Bretter notwendig macht.

[0003] Zum Erfassen des Brettquerschnitts werden über die Breite des Förderers verteilte Sender für die einzelnen Querschnittsebenen bestimmende Laserlichtstrahlen und den Sendern zugeordnete Detektoren mit eine Empfangsoptik für die am Brett reflektierten Laserlichtstrahlen eingesetzt. Die mit Hilfe der unter einem Triangulationswinkel gegenüber dem Laserlicht geneigten Empfangsoptik auf einem lichtempfindlichen Zeilensensor abgebildete Lichtspur erlaubt die Ermittlung des Abstands der Lichtspur auf dem Brett von einer innerhalb der Querschnittsebene quer zum Laserlicht verlaufenden Bezugslinie durch Triangulation und daraus die Berechnung nicht nur des jeweiligen Brettquerschnitts, sondern auch des Randverlaufs des Bretts.

[0004] Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist vor allem, dass sie eine gesonderte Baueinheit darstellt, die nicht ohne weiteres in bestehende Brettbearbeitungsanlagen eingefügt werden kann. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen von für die Weiterbearbeitung von Brettern relevanter Daten der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass sie insbesondere in bestehende Brettbearbeitungsanlagen eingebaut werden kann, ohne diese Anlagen aufwendig umbauen zu müssen.

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Messeinrichtung aus einzelnen je eine Anzahl von Sendern und zugehörigen Detektoren aufweisenden, in Richtung der Breite des Förderers aneinander anschließenden Modulen zusammengesetzt ist und dass den Modulen der Messeinrichtung Module der Bilderfassungseinrichtung zugeordnet sind, die je einen Sender für eine Laserlichtmarkierung auf dem Brett, wenigstens je eine Flächenkamera zu beiden Seiten des Senders für die Laserlichtmarkierung und zumindest einen Lichtsender für weißes Licht aufweisen.

[0006] Durch die Aufteilung sowohl der Messeinrichtung als auch der Bilderfassungseinrichtung in einzelne Module wird zunächst der Vorteil erreicht, dass durch das baukastenartige Zusammenfügen der einzelnen Module die Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Breiten der in den Brettbearbeitungsanlagen vorhandenen Förderer möglich ist und lediglich für eine Befestigung dieser Module oberhalb bzw. unterhalb des Förderers zu sorgen ist. Dieses baukastenartige Zu- 1/6 österreichisches Patentamt AT507 081 B1 2010-02-15 sammensetzen der Module bringt allerdings im Bereich der Bilderfassungseinrichtung Schwierigkeiten hinsichtlich der Bestimmung der Lagekoordinaten von optisch erfassten Fehlstellen mit sich. Diese Schwierigkeiten werden dadurch ausgeräumt, dass die Module der Bilderfassungseinrichtung je einen eine Laserlichtmarkierung auf dem Brett erzeugenden Sender umfassen, sodass anhand dieser Laserlichtmarkierung nicht nur die von den einzelnen Flächenkameras erfassten Bildbereiche gegeneinander abgegrenzt, sondern auch die erfassten Abbildungen mit Hilfe der bekannten Abstände der Flächenkameras von den Sendern für die Laserlichtmarkierung kalibriert werden können. Es ist dabei nur eine Laserlichtmarkierung zwischen wenigstens zwei Flächenkameras erforderlich, weil ja aufgrund der bekannten Abstände der Flächenkameras von den Sendern für die Laserlichtmarkierung der zu erfassende Abbildungsbereich der jeweiligen Flächenkameras auf der diesen Sendern abgewandten Seite festgelegt werden kann. Außerdem stellt der Einsatz von Flächenkameras die Erfassung der Brettoberfläche über die Brettbreite mit einer Aufnahme sicher, was einfache Steuerungsverhältnisse schafft und kurze Aufnahmezeiten mit einem vergleichsweise geringen Energieeinsatz für die Beleuchtung ermöglicht.

[0007] Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Sender für die Laserlichtmarkierung einen Laserlichtstrahl erzeugen, der in einer in Förderrichtung des Förderers liegenden Querschnittsebene aufgefächert ist, sodass sich ein Lichtschnitt ergibt, dessen Lichtspur den Umriss eines Brettquerschnitts nachzeichnet. Da die Flächenkameras mit seitlichem Abstand von den Sendern für die Laserlichtmarkierung in den Modulen angeordnet sind, wird die Lichtspur des Lichtschnitts der Laserlichtmarkierung unter einem Winkel abgebildet, der den Übergang von der Brettoberfläche zur Stirnfläche des Bretts erkennen lässt.

[0008] Es wird daher durch diese Maßnahme möglich, die Stirnfläche des Bretts von der anschließenden Brettoberfläche zu unterscheiden.

[0009] Damit eine schnelle Verrechnung der von den Modulen der Messeinrichtung und der Bilderfassungseinrichtung erfassten Daten sichergestellt werden kann, können an den Detektoren der Messeinrichtung und/oder an die Flächenkameras der Bilderfassungseinrichtung eigene Auswerteschaltungen angeschlossen werden, die bereits ausgewertete Daten an einen übergeordneten Rechner weitergeben, sodass die Menge an im übergeordneten Rechner zu verarbeitenden Daten beschränkt werden kann.

[0010] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.

[0011] Es zeigen [0012] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen von für die Weiterverarbeitung von Brettern relevanten Daten in einer schematischen Draufsicht, [0013] Fig. 2 diese Vorrichtung in einem schematischen Schnitt nach der Linie ll-ll der Fig. 1 und [0014] Fig. 3 ein Bilderfassungsmodul in einer vereinfachten Draufsicht in einem größeren Maß stab.

[0015] Wie insbesondere den Fig. 1 und 2 entnommen werden kann, weist die dargestellte Vorrichtung innerhalb einer Anlage zur Bearbeitung von Brettern 1 einen Förderer 2 für die Bretter 1 auf, die auf dem Förderer 2 quer zu ihrer Längsausrichtung gefördert werden, und zwar in Förderrichtung 3. Um die Querschnittsabmessungen der Bretter 1 zu erfassen, ist eine Messeinrichtung 4 vorgesehen, die einerseits über die Breite des Förderers 2 verteilte Sender 5 für Laserlichtstrahlen und anderseits den Sendern 5 zugeordnete Detektoren 6 mit einer Empfangsoptik für die am Brett 1 reflektierten Laserlichtstrahlen umfasst. Die Achse der Empfangsoptik der Detektoren 6 liegt mit den Laserlichtstrahlen jeweils in einer in Förderrichtung 3 verlaufenden Querschnittsebene des Bretts 1 und schließt mit den Laserlichtstrahlen einen Triangulationswinkel ein, sodass aufgrund der Ablenkung der Abbildung der Lichtspur des Laserlichtstrahls auf dem Brett 1 durch die Empfangsoptik der Abstand der Lichtspur von einer Bezugslinie, die in der Querschnittsebene quer zum Laserlichtstrahl verläuft, durch Triangulation gemessen und aus den punktweise aufgenommenen Messdaten der jeweilige Querschnitt des Bretts 1 ermittelt werden kann. Bei einer entsprechenden Verteilungsdichte der Sender 5 und zugehörigen Detektoren 6 über die Breite des Förderers 2 können somit die einzelnen Bretter 1 in Ihrem Querschnittsverlauf unter besonderer Berück- 2/6 österreichisches Patentamt AT507 081 B1 2010-02-15 sichtigung des stirnseitigen Randverlaufs erfasst werden.

[0016] Die geometrische Erfassung der zu bearbeitenden Bretter 1 ist in vielen Fällen jedoch nicht ausreichend, weil zusätzlich Fehlstellen, wie Äste oder Verfärbungen, berücksichtigt werden müssen. Zur Überprüfung der Bretter 1 hinsichtlich solcher Fehlstellen ist der Messeinrichtung 4 in Förderrichtung 3 eine Bilderfassungseinrichtung 7 nachgeordnet, die über die Breite des Förderers 2 verteilte Flächenkameras 8 sowie Lichtsender 9 für weißes Licht aufweist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass sowohl die Messeinrichtung 4 als auch die Bilderfassungseinrichtung 7 aus einzelnen Modulen 10, 11 zusammengesetzt sind, die an Querbalken 12 oberhalb des Förderers 2 befestigt sind, wobei die Aufteilung der Module 10 der Messeinrichtung 4 vorzugsweise der Aufteilung der Module 11 der Bilderfassungseinrichtung 7 entspricht, was jedoch nicht zwingend ist.

[0017] Die einzelnen Module 11 der Bilderfassungseinrichtung 7 umfassen gemäß der Fig. 3 jeweils einen Sender 13 für eine Laserlichtmarkierung auf dem Brett 1 sowie zwei Flächenkameras 8 zu beiden Seiten des Senders 13, wobei die Anordnung der Flächenkameras 8 bezüglich des Senders 13 symmetrisch ist. Dies bedeutet, dass durch die Laserlichtmarkierung, die vorzugsweise einen Lichtschnitt mit Hilfe eines in der Förderrichtung 3 des Förderers 2 liegenden, aufgefächerten Laserlichtstrahls bildet, die einander überlappenden, strichpunktiert angedeuteten Aufnahmebereiche 14 der einzelnen Flächenkameras 8 gegeneinander abgegrenzt werden können, was zusätzlich eine Kalibrierung der Flächenkameras 8 anhand der bekannten Abstände der Flächenkameras 8 von den Sendern 13 für die Laserlichtmarkierung quer zur Förderrichtung 3 erlaubt. Da die Flächenkameras 8 vorzugsweise auf der Basis ladungsgekoppelter Baueinheiten (CCD) für die Sensoren aufgebaut sind, die eine Empfindlichkeit auch für Licht im Infrarotbereich besitzen, können die Laserlichtmarkierungen im Infrarotbereich und die Oberfläche der Bretter 1, die mit weißem Licht der Lichtsender 9 beleuchtet werden, gleichzeitig über die Flächenkameras 8 optisch erfasst und ausgewertet werden, und zwar mit Hilfe kurzzeitiger Lichtblitze, die den Energiebedarf für die Beleuchtung gering halten. Wegen des Seitenabstands der Flächenkameras 8 von den Sendern 13 für die Laserlichtmarkierung wird es außerdem in einfacher Weise möglich, die Stirnseite der Bretter 1 von der anschließenden Oberfläche zu unterscheiden, weil die Lichtspur des Lichtschnitts im Übergangsbereich von der Stirnseite auf die Oberfläche eine Unstetigkeitsstelle darstellt, die einfach erfasst werden kann.

[0018] Damit die Lage des jeweilig zu erfassenden Bretts 1 bezüglich der Messeinrichtung 4 bzw. der Bilderfassungseinrichtung 7 eindeutig festgelegt werden kann, ist mit dem Förderer 2 ein Weggeber 15 verbunden, der über eine Steuereinrichtung 16 die Messeinrichtung 4 bzw. die Bilderfassungseinrichtung 8 ansteuert. Dies ist insbesondere für die Querschnittserfassung der Bretter 1 durch die Messeinrichtung 4 von wesentlicher Bedeutung, weil ja durch diesen Weggeber 15 der Abstand der Messpunkte in Förderrichtung 3 festgelegt wird.

[0019] Damit eine rasche Auswertung der aufgenommenen Daten sichergestellt werden kann, sind an den Detektoren 6 der Messeinrichtung 4 und an den Flächenkameras 8 der Bilderfassungseinrichtung 7 gesonderte Auswerteschaltungen angeschlossen, sodass innerhalb dieser Auswerteschaltungen bereits eine Vorverrechnung der erfassten Daten stattfindet. Dadurch ist es möglich, die in einem übergeordneten Rechner zu verarbeitende Datenmenge erheblich zu verringern und die Rechengeschwindigkeit zu erhöhen. Dies bedeutet, dass hohe Fördergeschwindigkeiten für die Bretter möglich werden, ohne die Erfassung und Auswertung der benötigten Daten zu gefährden. 3/6

Claims (3)

1. österreichisches Patentamt AT507 081 B1 2010-02-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Erfassen von für die Weiterbearbeitung von Brettern relevanter Daten mit einem Förderer zur Querförderung der Bretter, mit einer dem Förderer zugeordneten Bilderfassungseinrichtung aus über die Breite des Förderers verteilten Kameras und Lichtsendern für weißes Licht und mit einer Messeinrichtung zum Erfassen des Brettquerschnitts in über die Brettlänge verteilten Querschnittsebenen durch Triangulation, wobei die Messeinrichtung einerseits über die Breite des Förderers verteilte Sender für die Querschnittsebenen bestimmende Laserlichtstrahlen und anderseits den Sendern zugeordnete Detektoren mit eine Empfangsoptik für die am Brett reflektierten Laserlichtstrahlen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (4) aus einzelnen je eine Anzahl von Sendern (5) und zugehörigen Detektoren (6) aufweisenden, in Richtung der Breite des Förderers (2) aneinander anschließenden Modulen (10) zusammengesetzt ist und dass den Modulen (10) der Messeinrichtung (4) Module (11) der Bilderfassungseinrichtung (7) zugeordnet sind, die je einen Sender (13) für eine Laserlichtmarkierung auf dem Brett (1), wenigstens je eine Flächenkamera (8) zu beiden Seiten des Senders (13) für die Laserlichtmarkierung und zumindest einen Lichtsender (9) für weißes Licht aufweisen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (13) für die Laserlichtmarkierung einen Laserlichtstrahl erzeugen, der in einer in Förderrichtung (3) des Förderers (2) liegenden Querschnittsebene aufgefächert ist.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Detektoren (6) der Messeinrichtung (4) und/oder an die Flächenkameras (8) der Bilderfassungseinrichtung (7) eigene Auswerteschaltungen angeschlossen sind. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 4/6