CZ925082A3

CZ925082A3 - measuring apparatus for determining, optionally monitoring a dimension, and position of optionally moving object

Info

Publication number: CZ925082A3
Application number: CS829250A
Authority: CZ
Inventors: Gunther Krippner; Karl Kletzmaier; Franz Postlbauer
Original assignee: Elektronikbau Krippner Und Kle
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1993-05-12
Also published as: DE3238883C2; DE3238883A1; CZ278541B6; CA1195426A; ATA565981A; AT396036B

Description

(57) Opticko-eiektrickč zařízeni (1) pro stanovení případné sledování rozměru, polohy, případné pohyblivého předmětu (3) je umístěno v prostoru mezi dvěma rovnoběžnými měří,, čími plochami (9,10) vysilačů ' (11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22) světelných paprsků l na měřící ploše . (9)·, _; a. přijímačů | (22,23,24,25,25,27,28,29,30,31,32) světlených paprsků na měřící ploše (10). Každý z vysílačů (11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21) světelných paprsků vysílá jejích svazek do prostoru směrem k příslušnému z přijímačů (22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32) světlených paprsků, opatřených elektrickou vyhodnocovací jednotkou (6) pro zjištění přerušení světelného paprsku předmětem (3) například kmenem stromu umístěným v prostoru měřícího zařízení (1) a opatřenou časovaným řídícím obvodem (36) provozu každého z vysilačů (11,12,13,14,15,16,17,18, 19,21,21) světelných paprsků s alespoň dvěma přijímači (22,23;23,24;24,25;25,26;26,27;27,28; '

28,29;29,30;30,31;31,32) světelných paprsků.

i

> ° o <		σ’ a
z?
L_ · .	>	i —	$
m >'	o	i	o
<		1 LO
< m
		i
		[

<í ',1 *Λ i

Měřící zařízení jpro stanovení, případně sledování roz•i ¢(/1 v měrů, polohy, příp/- pohyblivého předmětu.

OBLAST TECHNIKY ¹ _ '

Vynález se týká zařízení pro stanovení, příp. sledování rozměru, příp. polohy pohyblivého předmětu, zejména průměru kmenu, opticko-elektrickým měřícím ústrojím, které obsahuje dvě s odstupem uspořádané navzájem rovnoběžně probíhající měřící plochy, přičemž na jedné měřící ploše je uspořádán blok vysilačů, na druhé měřící ploše je uspořádán blok přijímačů s vysilači světla a přijímači světla uspořádanými na měřící ploše bloku vysílačů a přijímačů a dále s vyhodnocovací jednotkou pro zjištění přerušení dráhy paprsků mezi vysílačem světla a přijímačem světla, které jsou krokově buzeny k nim připojeným řídícím obvodem,

Ci DOSAVADNÍ STAV TECHNIKY

Známé zařízení pro stanovení, příp. sledování průměru kmenu stromu podle zveřejněné přihlášky NSR DE-AS 25 55 975 obsahuje opticko elektrické měřící ústrojí, snímací ústrojí a prvky citlivými na záření uspořádanými na měřící ploše, ke kterým je přiřazen zdroj záření pro vytváření stínového obrazu předmětu na měřící ploše. Aby se dosáhlo přesného výsledku měření, nezávisle na vzdálenosti, příp.j poloze kmene vůči měřící ploše, případně zdroji záření, je v rovině kolmé k měřící ploše nebo v předem nastavitelné vzdálenosti od měřící plochy, uspořádáno ústrojí pro měření vzdálenosti mezi měřící plochou a předmětem. Tím lze podchytit změny ( vzdálenosti mezi měřeným předmětem, příp. měřící plochou nebo k ní přiřazeným zdrojem záření a tak dosáhnout mimořádně přesné výsledky měření. Toto měřící zařízení se v praxi mimořádně osvědčilo, ukázalo se však, že v některých přípa2 dech aplikace by se mohlo vystačit také s poněkud nižší přesností měření.

Ze zveřejněné přihlášky NSR DE-OS 29 20 804 je dále známo zařízení pra měření průměru dřevěné kulatiny, ve kterém se pro stanovení průměru používá světelný závěs. Tento světelný závěs je tvořen ve svislém směru nad sebou uspořádanými řadami vysilačů a přijímačů světla, tvořenými polovodičovými prvky pracujícími v oblasti infračerveného světla.. Aby se při použití takového světelného závěsu s rovnoběžným světlem dosáhlo přiměřené vysoké přesnosti, jsou jednotlivé ve svislém směru nad sebou uspořádané řady vysilačů a přijímačů světla skloněny vůči vodorovné rovině šikmo tak, že středy sousedních prvků řád mají ve svslém směru určité vzájemné odstupy totiž stejnou vzdálenost jako nejvýše se nacházející prvek jedné' řady od nejníže se nalézajícího- prvku nejblíže výše položené řady. Měřící zařízení dále obsahuje vyhodnocovací jednotku a řídící jednotku, kterými jsou ve dvojicích cyklicky buzeny vysilače s'v.ětTa^-'a· prot i- nim 'uspořádané-přijímače světla. -.......

Toto měřící zařízení vyžaduje vysoké náklady na elektronické prvky a je proto s přihlédnutím k dosažitelné přesnosti příliš nákladné jak při pořizování, tak i při údržbě.

Z patentového spisu USA 3 806 253 jsou dále známa měřící zařízení pro kmeny stromů, ve kterých se pro stanovení jejich průměru používá rovněž světelný závěs. Tento světelný závěs sestává z řad proti sobě uspořádaných vysílačů a přijímačů světla. Protože toto zařízeni obsahuje dvě přibližně 90° navzájem natočená měřící ústrojí pro určení středu kmene a tím je určena vzdálenost tohoto středu od vysílačů světla a přijímačů světla, není požadovaná přesnost měřícího zařízení příliš vysoká. Na druhé straně je toto známé měřící zařízení sestaveno z velmi nákladných součástí a jeho pořizovací náklady jsou vysoké..

PODSTATĚ VYNÁLEZU

Úkolem vynálezu je návrh měřícího zařízení uvedeného druhu, které by bylo jednoduché a umožnilo nákladově výhodnou výrobu a údržbu a umožnilo cejchování schopné stanoveni, příp sledování rozměrů předmětů.

Uvedený úkol byl podle vynálezu vyřešen návrhem měřícího zařízení pro stanovení případně sledování rozměru, polohy, příp. pohyblivého předmětu, zejména průměru kmenu stromu, tvořené opticko-elektrickým měřícím ústrojím sestávajícím ze dvou rovnoběžných měřících ploch uspořádaných ve vzájemném odstupu, přičemž na jedné měřící ploše je uspořádán blok vysilačů světelných paprsků a na druhé měřící ploše je uspořádán blok přijímačů světelných paprsků, dále vyhodnocovací jednotkou pro zjištění přerušení dráhy světelných paprsků mezi vysilači světelných paprsků a přijímači světelných paprsků spojenými s řídícím obvodem krokového buzení, takže vstup alespoň jednoho vysilače světeln-?ých paprsků bloku vysílačů světelných paprsků měřících ploch je spojen vedením s prvním výstupem prvního spínače vyhodnocovací jednotky, jehož první vstup, je spojen s prvním výstupem ústřední napájecí energetické jednotky a jehož druhý výstup je spojen se čtvrtým vstupem řídícího obvodu vyhodnocovací jednotky a výstup alespoň jednoho přijímače světelných paprsků bloku přijímačů světelných paprsků je spojen vedením s prvním vstupem druhého spínače vyhodnocovací jednotky, jehož první výstup je spojen se vstupy jednotlivých čítačů a první vstup řídícího obvodu vyhodnocovací jednotky je spojen s druhým výstupem ústřední napájecí energetické jednotky, druhý vstup řídícího obvodu vyhodnocovací jednotky je spojen s výstupem jednotlivých čítačů a třetí vstup řídícího obvodu vyhodnocovací jednotky je spojen s druhým výstupem druhého spínače vyhodnocovací ¹jednotky, přičemž jednotlivé přijímače světelných paprsků bloku přijímačů světelných paprsků jsou uspořádány protilehle k jednotlivým vysilačům světelných paprsků, bloku vysilačů světelných paprsků.

přijímači světelných paprsků uspořádanými vysílačům světelných je uspořádán který spolu

Dále podle vynálezu mezi dvěma paprsků bloku přijímačů světelných protilehle bezprostředně sousedícím paprsků bloku vysílačů světelných paprsků, alespoň jeden přijímač světelných paprsků s alespoň jedním z protilehlých sousedících vysílačů světelných paprsků je spojen s řídícím obvodem vyhodnocovací jednotky pro současné aktivování po sobě následujících snímacích cyklů alespoň jednoho přijímače světelných paprsků bloku přijímačů světelných paprsků.

Rovněž podle vynálezu další přijímače světelných paprsků bloku přijímačů světelných paprsků, jsou uspořádány alespoň v jedné řadě probíhající rovnoběžně s řadou přijímačů světelných paprsků uspořádanou protilehle vysilačům světelných paprsků bloku vysilačů světelných paprsků, přičemž vzdálenost středů přijímačů světelných paprsků rad, je ve směru šipky menší než vzdálenost - mez-i protilehle ..us.p.o.ř.ádanými vysilači světelných paprsků a např. leží v mezích délkových jednotek 2:5.

Ještě dále podle vynálezu vysílače světelných paprsků bloku vysílačů světelných paprsků jsou spojeny s řídícím obvodem vyhodnocovací jednotky pro postupné spínání směrem šípky s přijímači světelných paprsků bloku přijímačů světelných paprsků s přijímači, světelných paprsků uspořádanými protilehle k vysilačům světelných paprsků,, případně zařazenými za vysilače světelných paprsků.

Konečně podle vynálezu vysílače světelných paprsků a přijímače světelných paprsků jsou rozloženy po měřících plochách bloku vysílačů a bloku přijímačů světelných paprsků ve vzájemných odstupech a každý vysilač světelných paprsků měřící plochy bloku vysílačů světelných paprsků je spojen s výstupem vazebního obvodu bloku vysílačů světelných paprsků a přijímače světelných paprsků měřící plochy jsou spojeny se vstupem vazebního obvodu bloku přijímačů světelných paprsků a vstup vazebního obvodu je spojen s prvním výstupem počítače s jehož prvním vstupem je spojen výstup vazebního obvodu bloku přijímačů světelných paprsků a druhý vstup/výstup počítače je spojen se vstupem/výstupem indikační a ovládací jednotky pro buzení, případně voláni nejméně dvěma různými vysilači světelných paprsků.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že krokovým postupným přezkušováním dráhy světla mezi jedním vysílačem světla a několika přijímači světla také v oblastech mezi dvěma navzájem protilehlými a přiřazenými měřícími skupinami, které sestávají z vysilače světla a přijímače světla, lze určit, zda předmět, jehož rozměr se má měřit, zasahuje až do této oblasti nebo nikoliv.

γ,·

Přitom je výhodné, že výcenásobným využitím beztak přítomných vysilačů světla ve spojení po sobě následujícím spojováním přijímačů světla alespoň dvěma různými vysilači světla lze za cenu nepatrných přídavných nákladů dosáhnout podstatného zvýšení přesnosti měření. Tato skutečnost umožňuje levnou výrobu a údržbu takového zařízení a současně zjištění rozměru měřeného předmětu použitelné pro cejchováni.

Dalším velmi výhodným význakem vynálezu je, že vysilač světla je prostřednictvím řídícího obvodu buzen společně vždy s protilehlým přijímačem k němu přiřazeným a v dalším nezávislém snímacím cyklu s přijímačem světla přiřazeným k bezprostředně sousednímu vysilači světla.

Výhoda tohoto řešení spočívá v tom, že bez dalších ( nákladů na vysilače a přijímače světla lze pouhým dvojnásobným aktivováním existujících přijímačů světla dosáhnout téměř zdvojnásobení přesnosti měřícího· zařízení.

V rámci vynálezu je dále možné řešení spočívající v tom, Že mezi dvěma bezprostředně, protilehle uspořádanými přijímači světla sousedním vysilačům světla je uspořádán alespoň jeden další přijímač světla a jeden a/nebo oba sousední vysilače jsou řídícím obvodem současně buzeny ve snímacích cyklech po sobě následujících s tímto dalším přijímačem světla.

Výkhodou tohoto provedení řídícího obvodu a postupného aktivování stejných přijímačů světla s různými vysilači světla lze dosáhnout vyššího stupně interpolace, případné vyššího rozlišení při stanovení polohy předmětu nebo jeho rozměru mezi dvěma bezprostředně sousedními vysilači světla a to bez podstatného zvýšení nákladů.

Další možná obměna provedení vynálezu spočívá v tom, že další přijímače světla jsou uspořádány v jedné nebo několika řadách probíhajících rovnoběžně s řadou tvořenou přijímači světla uspořádanými proti, vysilačům'světla, přičemž vzdálenost mezi přijímači světla v podélném směru řady, tvoři určitý díl vzdálenosti mezi protilehle uspořádanými vysilači světla.

Použití přijímačů. světla uspořádaných vedle sebe v rovnoběžných řadách unfbžňuje bez složitých obvodů rozlišení • výsledků měření, kterě je menší, než středová vzdálenost obou bezprostředně sousedních přijímačů světla v jedné řadě, která vyplývá ze skutečných rozměrů přijímačů světla. Znásobení přesnosti je v tomto případě při stejném počtu vysilačů světla a znásobení počtu přijímačů světla dosaženo λ zvláštním provedením řídícího obvodu.

i

Podle vynálezu lze použít také řešení spočívající v tom, Že vysílače světla jsou prostřednictvím řídícího obvodu ve směru snímání postupně spojovány s přijímači světla uspořádanými . ve směru předchozího vysilače světla a poté s přijímači světla protilehlýmli vysilači světla, příp. s následujícími přijímači světla.

Postupné spojování přijímačů světla s vysilači světla ve stejném směru umožňuje současný začátek snímání více vysilačů světla, čímž lze podstatně zkrátit dobu pro snímání celého měřeného pole.

Konečně lze v rámci vynálezu upravit měřící zařízení tak, že vysílače světla a/nebo přijímače světla jsou na měřící ploše bloku vysílačů a bloku přijímačů světlá rozloženy v určitých odstupech a každý vysilač světla je vždy spolu s více přijímači světla postupně spojován, prostřednictvím vazebního obvodu přijímačů, s počítačem, přičemž každý přijímač světla je buzen příp. dotazován spolu s nejméně dvěma různými vysilači světla a funkčně propojen s počítačem.

Výhodou tohoto uspořádání vysilačů, světla a přijímačů světla rozložených po měřících plochách je vytváření prostorového snímacího pole, které umožňuje při jednom měření současně zjistit dva různé rozměry měřeného předmětu. Např., lze zjistit délku a výšku předmětu ležícího ve směru snímání. Ve spojení s měřiči vzdálenosti lze dále získat výsledky stejnorozměrného měření.

Pfchltd obfZllín*

Vynález bude dále objasněn na příkladech provedení znázorněných na připojených výkresech, na nichž značí: Obr. 1 boční a velmi zjednodušený pohled na zařízení pro stanovení, příp. sledování rozměru předmětu spolu s příslušnou vyhodnocovací jednotkou, Obr. 2 boční schematický pohled na jiné provedení zařízení pro stanovení, příp. sledování rozměru předmětu, Obr. 3 čelní pohled na soustavu přijímačů zařízení pro stanovení, případně sledování rozměru předmětu ve směru šipky III z Obr. 2, Obr. 4 perspektivní pohled na zařízení podle vynálezu s ‘příslušnou -elektronickou vyhodnocovací jednotkou.

/

PŘÍKLAD /^>/?ďj/£z?£/íz_VYN4_LEZU

Na Obr. 1 je znázorněno zařízení 1_ pro stanovení, příp. sledování rozměru 2_ předmětu ý např. průměru kmene 4 stromu. Zařízení í obsahuje měřící ústrojí 5_ a vyhodnocovací jednotku 6.

Měřící ústrojí 5_ sestává z bloku 7. vysilačů světelných . paprsků a bloku £3 přijímačů světelných paprsků, na jejichž měřících plochách 9, 10 jsou vysilače 11, 12, 13,14,15,

16, 17, 18, 19, 20, 21 světelných paprsků, případně přijímače 22 , 23 , 24, 25 , 26, 27, 28, 29 , 30 , 51, 32 světelných paprsků. Blok 2 vysilačů světelných paprsků je vedením 33 spojen se snímačem 34 propojeným s ústřední energetickou napájecí jednotkou 35 a řídícím obvodem . 36. Podle impulsů přicházejících z řídícího obvodu 36 nebo programovacího ústrojí, jsou k ústřední energetické napájecí jednotce 35 připojovány pres spínač 35 a tím aktivovány jednotlivé vysílače 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 světelných paprsků. Tyto vysilače 11,12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 světelných paprsků jsou např. tvořeny polovodičovými prvky vyzařujícími infračervené světlo. Podle programu v řídícím obvodu 36 jsou jednotlivé přijímače 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 , 30, 31, 32 světelných paprsků přes spinač 37 a vedení 38 připojovány k jednotlivým čitačům 39 vyhodnocovací jednotky 6. Jednotlivé čítače 39 slouží ke zjištování rozměru 2_, příp. průměru v jednotlivých místech kmene 4 stromu v podélném směru.

Vysilače 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 světelných paprsků a přijímače 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 světelných paprsků jsou ve směru čtení, t.j. ve směru šipky 41 uspořádány od sebe v přesně stejných vzdálenostech 40 a přesně protilehle.

Stanovení rozměru _2 se provádí tak, že se ve směru čtení ve směru šipky 41 prostřednictvím řídícího obvodu 36 a spínačů 34, 37 aktivuje vysilač 11 světelných paprsků a přijímač 22 světelných paprsků se připojí ke vstupu jednoho z čítačů 39. Pokud dráha 42 světelných paprsků mezi vysilačem 11 světelných paprsků a přijímačem 22 světelných paprsků není přerušena, nedojde k posunutí stavu čítače 39. Bezprostředně poté se mlísto vysilače 11 světelných paprsků aktivuje přes spínač 34 vysilač 12 světelných paprsků a zjistí se, zda je dráha. 43 světelných paprsků mezi vysilačem 12 světel0 o Λ » ných paprsku a přijímačem 22 světelných paprsků přerušena nebo nikoliv. Protože k přerušení nedošlo, je přes špinač ‘ 37 místo přijímače 22 světelných paprsků, připojen ke vstupu ” čítače 39 přijímač 23 světelných paprsků. Protože ani dráha světelných paprsků není přerušena, je nyní přes spínač současně aktivován vysilač 13 světelných paprsků s při1 ' &

jímačem 23 světelných paprsků a poté vysilač 13 světelných paprsků s přijímačem 24 světelných paprsků. Protože i mezi těmito vysilači a přijímači světelných paprsků procházejí světelné dráhy nerušeně, nedojde k žádnému posunuti stavu čítače 39. Teprve při aktivaci vysilače 14 světelných paprsků s přijímačem 24 světelných paprsků je do Čítače 39 vy·? slán přes spínač 37 citací impuls, protože dráha 45 světelných paprsků je přerušena kmenem _4 stromu. Dále se popsaným způsobem postupně spojí vysilače 14, 15, 16, 17, 18, 19 světelných paprsků s přijímači 25, 26, 27, 28, 29 světelných přijímačů. Protože ve všech těchto případech je dráha světelných paprsků mezi přijímači a vysílači světelných _f paprsků přerušena, vstoupí při každém přepnutí do čítače 39 jeden čitací impuls.

Jestliže se pak v průběhu snímání uvedou současně v činnost vysílač 19 světelných paprsků a přijímač 30 světelných paprsků, zjistí se, že při snímání ve směru šipky 41 již nedojde k přerušení dráhy 46 světelných paprsků. Tím je také ukončeno čítání a měření. S ohledem na jistotu se však ještě podle programu v řídícím obvodu 36 provede měření pomocí zbývajících vysilačů 20, 21 světelných paprsků a přijímačů 31 , 32 světelných paprsků, aby bylo spolehlivě vyloučeno případné chybné měření.

Počet impulzů zachycených v čitači 39 je nyní přímo úměrný rozměru _2. Protože vzdálenosti 40 mezi jednotilvým-i vysilači 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 světelných paprsků, případně vzdálenosti mezi jednotlivými přijímači 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 , 29, 30 , 31, 32 jsou ve směru Čtení ve směru šipky 41 přesně shodné, lze na základě hodnoty uložené v čitači 39 násobením . stanovit skutečný rozměr 2_ měřeného předmětu. Přitom je třeba uvážit, že násobitel v důsledku dvojnásobného odečtení . přijímačů 22.,.23,.24., 23,,26 , 27 , 28, 29, 30, 31 , 32 světelných paprsků, vždy. při činnosti dvou po sobě následujících vysilačů 11, 12; 12,13; 14, 15; 15, 16; 16,17; 17,18; 18,19; 19,20;20, neodpovídá v tomto uspořádání vzdálenost £0, nýbrž jen polovina této vzdálenosti 40 , Zásluhou tohoto řízení vysilačů 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 světelných paprsků a přijímačů 22, 23, 24, 25, 26, 27 , 28, 29, 30 , 31 , 32 světelných paprsků řídícím obvodem 36 se totiž bez. dalších nákladů a vysilače . 11, 12, 13, 14, 13, 16, 17, 18, 19, 20, 21 světelných paprsků a přijímače.22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,32 světelných paprsků dvojnásobně zvýší přesnost měřeni zařízení 1. Zvýšení přesnosti měření jé dosaženo tím, že ve směru čtení ve směru šipky 41 , následující vysilač světelných paprsků se uvádí v činnost současně s přijímačem světelných paprsků uspořádaným přímo protilehle ve směru čtení, t.j,. ve směru šipky 41 předchozímu vysilači světelných paprsků, čímž se dosahuje interpolace např. mezi dráhami 42, 44 světelných paprsků dvou dvojic protilehle uspořádaných vysilačů 11,12 světelných paprsků a přijímačů 22, 23 světelných paprsků.

Rada čítačů 32 slouží k opakovanému měření průměru kmenu stromu po jeho délce, pro výpočet objemu kmenu.

Výsledky uložené v čítačích 39 mohou být prostřednictvím dalších vedení a elektronických zařízení na zpracování dat kombinovány s délkovými údaji a posloužit pro výpočet objemu kmenu 4· stromu za účelem jeho cejchování. Podstatné je přitom to, že zásluhou zvýšení přesnosti v důsledku opakovaného dotazu na přijímačích 22, 23, 24, 23, 26, 27, 2B, 29, 30, 31, 32 světelných paprsků se získá k cejchování použitelný výsledek udávající hodnotu rozměru 2.

Na Obr. 2 je znázorněno zařízení 47 pro stanovení, případně sledování rozměru 48 předmětu 49. Předmět 49 může být tvořen např. vývalkem, ohraněným kmenem, nebo také pásem papíru a podobně. V zájmu snazšího pochopení principu měření podle vynálezu bude proces měření blíže popsán v souvislosti s vysilači 50, 51 světelných paprsků bloku vysilačů a přijímačů 53 , 54 , 55, 56 , 57 , 58 , 59 , 60, 61 , 62 světelných paprsků bloku 63 přijímačů. Zařízení 47 vsak jak je patrno obsahuje podstatně vyšší počet -vysilačů a přijímačů světelných paprsků, aby bylo možno 'měřit také předměty 49 o větších rozměrech 48.

Měření probíhá tak, že vysílač 50 světelných paprsků je postupně současně uváděn v činnost s přijímačem 53 světelných paprsků, pak přijímačem 54 světelných paprsků, pak přijímačem 55 světelných paprsků a dále ve směru čtení ve směru šipky l^e Patrno, není dráha 65 světelných paprsků mezi vysilačem 50 světelných paprsků a přijímačem světelných paprsků přerušena, zatímco dráhy světla mezi vysilačem 50 světelných paprsků a přijímačů 54 , 55, 56, , 58 světelných paprsků jsou přerušeny. Dráhy světelných paprsků jsou z důvodu lepší přehlednosti výkresu vyznačeny různým způsobem vytaženými čarami tak, že dráhy světelných paprsků mezi přímo proti sobě ležícími vysilači 50, 51 světelných paprsků a přijímači 56, 59 světelných paprsků jsou vytaženy tenkými plnými čarami a dráhy světelných

\|	o < o
	03 ' 30-
	>
	m


	1r2 -
	<

tD

PO

I

Fs paprsků mezi vysilačem 50 světelných paprsků a ostatními přijímači 53,54, 55 světelných paprsků a 57, 58 světelných paprsků jsou vyznačeny čárkovanými,. resp. čerchovanými čarami. Pro dosažení pokud lze nejvyššího rozlišení měření, resp. interpolace vzdálenosti 66 mezi navzájem protilehlými vysilači 5o, 51 světelných paprsků a přijímači 56 , 59 světelných paprsků ve směru čtení, t.j. ve směru šipky 64 jsou přijímače 56 , 57 , 58 světelných paprsků při pokračujícím měření postupně ozařovány také vysilačem 51 světelných paprsků a při jednotlivých krocích měření se zjištuje, zda je dráha světelných paprsků mezi těmito vysilači a přijímači světelných paprsků přerušena nebo nikoliv. Ve znázorněném příkladu provedení je dráha 67 světelných paprsků mezi vysilačem 51 světelných paprsků a přijímačem 59 světelných paprsků při pokračujícím měření ve směru šipky 64 jako první nepřerušena a signalizuje hranici rozměru 49.

Z Obr. 3 je patrno, že přijímače 51, 52, 53 , 54, 55,

56, 57, 58 světelných paprsků, znázorněné, v. čelním pohledu, jsou uspořádány ve třech rovnoměrně probíhajících řadách 68, 69, 70, přičemž vzdálenost 71 ve směru čtení., t.j. ve směru šipky 64 mezi jednotlivými přijímači 53, 54 , 55 ,

56, 57, 58, 59 jsou vždy stejná a činí jen část, v daném případě třetinu vzdálenosti 65 mezi vysilači 50, 51 světelných paprsků, které jsou pro lepši názornost zakresleny ve stejné rovině jako přijímače 53, 54, 55, 56 , 57, 58, světelných paprsků. Zásluhou tohoto uspořádání přijímačů světelných paprsků ve více sousedních radách 68, . 69, 70 může být rozlišovací schopnost snížena pod minimální vzdálenost mezi dvěma přijímači světelných paprsků, která je dána fyzickými rozměry, přičemž ale zásluhou řídícho obvodu podle vynálezu a příslušného čtení ve směru šipky 64 je toto vícenásobné uspořádání potřebné jen v případě přijímačů 53 , 54, 55 , 56, 57 , 58 , 59 světelných paprsků bloku 63 přijímačů světelných paprsků,nikoli v však v bloku 52 vysílačů světelných paprsků,

V popsaném provedení zařízení 47 sice v důsledku šikmého průběhu jednotlivých drah světelných paprsků dochází k měřícím odchylkám, přičemž maximální chyba vzniká na dráze 65 světelných paprsků při současné činnosti vysilače 50 světelných paprsků a přijímače 53 světelných paprsků. Není-li však vzdálenost, kolmo ke směru odečítání příliš velká, může se tato chyba měření zanedbat a nebo ji lze na základě známých poměrů vzdáleností velmi jednoduše korigovat pomocí elektronických kompenzačních obvodů, např. mikroprocesorů. Náklady na korigováni jsou v každém případě podstatně nižší než rovnocenné zvýšení počtu vysílačů světla na počet přijímačů světla, aby se dosáhlo přesně kolmého

průběhu	drah	světelných paprsků ke směru	odečítání, t.j.
ke směru	šipky	64, případně k měřícím plochám	72, 73.
Na	Obr .	4 je znázorněno zařízeni 74	pro stanovení,

případně sledování rozměru, případně polohy předmětu 1 DO, sestávající ze dvou navzájem rovnoběžných měřících ploch 75, 76. Aby bylo možno lépe znázornit a vysvětlit činnost zařízení 74 podle vynálezu, je toto zařízeni 74 znázorněno v perspektivním pohledu. Měřící plocha 75 přísluší k ,bloku vysilačů, zatímco měřící plocha 76 tvoří část bloku přijímačů. Na měřící ploše 75 bloku 77 vysílačů, jsou uspořádány vysílače 79 , 80 , 81 , 82, 83 , 84, 85, 86 , 87, světelných paprsků. Na měřící ploše 76 bloku 78 přijímačů jsou uspořádány přijímače 88 , 89, 90, 91, 92 , 93 , 94, 95, světelných paprsků. Vysilače 79,80, 81, 82, 83, 84, , 86, 87 světelných paprsků a přijímače 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94 , 95, 96 světelných paprsků jsou na měřících plochách 75, 76 uspořádány vždy v rovnoměrném vzoru, přičemž vzdálenost mezi jednotlivými řadami vysilačů 79, 80, 81, , 83, 84 , 85, 86, 87, 88, 89 , 90 , 91 , 92 , 93, 94 , 95 , světelných paprsků ve svislém směru je dále odstupem a vzdálenost jednotlivých řad ve vodorovném směru je dána odstupem 98. Odstupy mezi řadami vysílačů 79, 80, , 82, 83, 84, 85, 86, 87 světelných paprsků nad sebou uspořádanými ve svislém a vodorovném směru rovněž odpovídají odstupům 97, 98.

K zařízení 74 je dále připojena vyhodnocovací jednotka

99, jejíž pomocí lze zjistit polohu, případně přesné rozměry předmětu 100 mezi měřícími plochami 75, 76. Tato. vyhodnocovací jednotka 99 sestává z vazebního obvodu 101 vysílačů, vazebního obvodu 102 přijímač počítače 105 a indikační a ovládací jednotky 104.

Činnost zařízení 74 spočívá v tom, že prostřednictvím vazebního obvodu 101 vysílačů ve vyhodnocovací jednotce 99 je aktivován jeden z vysilačů 79, 80, 81, 92, 85, 84, 85 , 86, 87 světelných paprsků, například vysílač 81 světelných paprsků. Jednotlivé přijímače 88, 89, 90, 91, 92, 93 94, 95, 96, jsou pak prostřednictvím vazebního stupně 102 přijímačů postupně dotazovány, takže se zjistí, zda je dráha světla mezi vysilačem 81 světelných paprsků a dotazovaným přijímačem světelných paprsků je předmětem

100, přerušena Či niko!i v. Takto získané signály se ukládají v počítači 105. Po přezkoušení drah světelných paprsků mezi vysilačem 81 světelných paprsků a přijímači. 88, 89,

90, 91-, 92, -93, 94, 95,--96 . s v ě t.e 1 n ý c h .. p a p. r.s k ů jsou vazebním obvode.m 101 vysílačů aktivován např. vysilačem 84 světelných paprsků. Poté jsou prostřednictvím vazebního obvodu . 102, přijímačů dotazovány jednotlivé přijímače 88, 89, 90, 91/

92', 93, 94, 95, 96 zda je dráha světelných paprsků předmětem 100 přerušena či nikoliv.

Postup se pak opakuje, dokud nejsou přezkoušeny všechny dráhy světelných paprsků mezi všemi vysilači .79 světelných paprsků, 80 , 81, 8-2 , 83, 84,- 85.,· 86,- 87 světelných paprsků a přijímači 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96 světelných paprsků. Tak jak je schematicky naznačeno na Obr. 4 se získá informace o poloze případné velikosti předmětu 100, protože přerušení dráhy světelných paprsků mezi vysilač etr 81 světelných paprsků a přijímači 93, 95, 96 světelných paprsků a mezi vysilačem 84 světelných .paprsků a přijímači 88, 89, 90, 91 , 92 světelných paprsků se získá obraz obrysu, případně prostorového uspořádání předmětu 100. Dráhy světel- 15 ných paprsků přerušené předmětem 100, jsou mezi vysilači a přijímači světelných paprsků vyznačeny silnějšími čarami.

Zjištěné hodnoty uložené v počítači 103, t.j. výroky zda je dráha světelných paprsků mezi jednotlivými vysilači

79, 80 , 81 , 82, 83 , 84, 85, 86, 87 světelných paprsků a přijímačů 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96 světelných paprsků přerušena či nikoliv, umožní nyní na základě přesně známé polohy vysilačů 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85 , 86 , 87 světelných paprsků a přijímačů 88, 89, 90, 91 , 92, 93,

94, 95, 96 světelných paprsků výpočet polohy předmětu 100, případně při přiměřeně hustém uspořádání alespoň přijímačů 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96 světelných paprsků přesné zjištění jednoho rozměru, například délky, šířky a tlouštky, případně výšky předmětu 100. Předmět zjištováni těchto měřených hodnot je proto tak vysoká, že při aktivaci každého vysilače 79 , 80, 81, 82, 83, 84 , 85, 86 , 87 světelných paprsků, je dotazována řada přijímačů 88, 89, 90, , 92, 93, 94, 95,96 světelných paprsků. Tím se při poměrně nízkých nákladech na vysilače 79 , 80 , 81 , 82, 83 , 84, , 86 , 87 světelných paprsků dosáhne v měřící oblasti mimořádně vysoké hustoty dotazování. Tato hustota se případně může zvýšit ještě tím, že se na měřící ploše' 76 mezi přijímači 88, 89, 90, 91'., 92., 9 3 , 94, 95, 96 světelných paprsků uspořádají přídavné přijímače 105 světelných paprsků. Indikační a ovládací jednotka 104, připojená k počítači 103, usnadňuje indikaci požadovaných rozměrů předmětu 100, případně signálů odpovídajících jeho poloze v číslicové formě nebo podobně, případně vytištění do příslušných měřících protokolů.

Počítač 103 samozřejmě umožňuje použití libovolně vysokého počtu vysílačů a přijímačů světelných paprsků, za účelem dosažení přiměřeně vysoké přesnosti měření, případně přesnosti vyhodnocení. Výhodnost této měřicí soustavy ' spočívá v každém případě v tom, že s každým vysílačem 79,

80, 81 , 82, 83, 84 , 85, 86, 87 světelných paprsků je vždy vzpřaženo více přijímačů 88, 89, 90’, 91, 92, 93, 94, 95, světelných paprsků, čímž lze zásluhou vícenásobného využití stávajícího počtu přijímačů 88, 89, 90, 91, 92., 93, 94, , 96 světelných paprsků dosáhnout při- nízkých nákladech na přístrojové vybavení velmi vysokou přesnost.

Vazební obvod 101 vysílačů a vazební obvod 102 přijímačů mohou být tvořeny vhodnými elektronickými prvky, např. posuvnými registry, integrovanými obvody apod. Také počítač 103 může být tvořen vhodným pamětovým nebo výpočetním obvodem. Je však výhodné použít počítač 103 tvořený mikroprocesorem, aby bylo možno jej využít současně k programovému řízení příslušných vysílačů a přijímačů světelných paprsků a k vyhodnocení získaných signálů, zejména k výpočtu jednotlivých souřadnic pro určení rozměru předmětu 100, případně jeho polohy.

Zařízení 74 podle vynálezu v provedení podle Obr. 4 lze využít také pro zajištění prostoru nebo předmětu a jiné podobnéúkoly.

Vysilače s přijímačem světelných paprsků mohou být v popsaných příkladech provedení s výhodou tvořeny polovodičovými prvky, přičemž je výhodné, jestliže použité prvky reagují jen na infračervené světlo, takže nemohou být ovlivňovány jinými světelnými zdroji apod.

Kromě toho je třeba ještě poznamenat, že odstupy 97, 98 mezi jednotlivými vysilači světelných paprsků, případně přijímači světelných paprsků, mohou být voleny libovolně, přičemž odstupy přijímačů světelných paprsků mohou být zcela odlišné od vzájemných odstupů vysilačů světelných paprsků.

Za účelem zvýšení přesnosti výsledků měření získaných popsanými zařízeními, lze kromě toho použít přídavný měřič vzdálenosti, který umožní měření vzdálenosti mezi měřenými předměty 3, 49, 100 a příslušnými měřícími plochami, na17 příklad pomocí vysilačů a přijímačů světelných paprsků nebo přídavných měřících orgánů vzdálenosti, například mechanických čidel, světelné závory pro odražené světlo, ultrazvukové systémy apod. Tím lze pomocí počítače případně vyhodnocovací jednotky vhodně korigovat především úhlové odchylky v důsledku rozdílné vzdálenosti mezi měřící plochou a předmětem při šikmém průběhu světelných paprsků.

Claims

á r o k y

1. Měřící zařízení pro stanovení případně sledování rozměru, polohy, případně pohyblivého předmětu, zejména průměru kmenu stromu tvořené opticko-elektrickým, měřícím ústrojím sestávajícím ze dvou rovnoběžných měřících ploch uspořádaných ve vzájemném odstupu, přičemž na jedné měřící ploše je uspořádán blok vysilačů světelných paprsků a na druhé měřící ploše je uspořádán blok přijímačů světelných paprsků, dále vyhodnocovací jednotkou pro zjištění přerušení dráhy světelných paprsků mezi vysilači světelných paprsků a přijímači světelných paprsků, propojenými s řídícím obvodem krokového buzení, vyznačené tím, že vstup alespoň jednoho vysilače /11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21/ světelných paprsků bloků /7, 52, 77/ vysilačů světelných paprsků měřících' ploch /9, 10, 72, 73, 75 , 76/ je spojen vedením /33/ s prvním výstupem prvního spínače /34/ vyhodnocovací jednotky /6/, jehož první vstup je spojen s prvním výstupem ústřední napájecí energetické-.....jednotky /35/ a jehož druhý výstup je spojen se čtvrtým vstupem řídícího obvodu /36/ vyhodnocovací jednotky /6/ a- výstup alespoň jednoho přijímače /22, 23, 24, 25, 26, 27 , 28 , 29, 30 ,

31, 32/, světelných paprsků bloku /8, 63, 78/ přijímačů světelných paprsků je spojen vedením /38/ s prvním výstupem druhého spínače /17/, vyhodnocovací jednotky /6/, jehož první výstup je spojen se vstupy jednotlivých čítačů /39/ a první vstup řídícího obvodu vyhodnocovací jednotky /6/ je spojen s druhým stupněm ústřední napájecí energetické jednotky /35/, druhý vstup řídícího obvodu /36/ vyhodnocovací jednotky /6/ je spojen s výstupem jednotlivých čítačů /39/ a třetí vstup řídícího obvodu /36/ vyhodnocovací jednotky /6/ je spojen s druhým výstupem druhého spínače /37/ vyhodnocovací jednotky /6/, přičemž jednotlivé přijímače /22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32/ světelných paprsků bloku /8/ přijímačů světelných paprsků jsou uspořádány protilehle k jednotlivým vysilačům /11, 12, 13, 14, 15,

16, 17, 18, 19, 20, 21/ světelných paprsků bloku /7 / vysílačů světelných paprsků.
2. Měřící zařízení podle nároku 1 vyznačené tím, že mezí dvěma přijímači /56, 59/ světelných paprsků bloku /63/ přijímačů /53, 54, 55, 56, 57, 58 , 59 , 60 , 61 , 62/ světelných paprsků uspořádanými protilehle bezprostředně sousedícím vysílačům /50, 51/ světelných paprsků bloku /52/ vysílačů světelných paprsků, je uspořádán alespoň jeden přijímač /57, 58/ světelných paprsků, který spolu s alespoň jedním z protilehlých sousedních vysilačů /50, 51/ světelných paprsků je spojen s řídícím obvodem /36/ vyhodnocovací jednotky /6/ pro současné aktivováni po sobě následujících snímacích cyklů alespoň jednoho přijímače /57, 58/ světelných paprsků bloku /63/ přijímačů světelných paprsků. ,
3. Měřící zařízení podle nároků 1 nebo 2, vyznačené tím, že další přijímače /54, 55, 57, 58/ světelných paprsků t^oku /63/ přijímačů /54, 55 , 56 , 57 , 58 , 59, 60 , 61 , 62/ světelných paprsků jsou uspořádány alespoň v jedné řadě /69, 70/ probíhající rovnoběžně s řadou /68/ přijímačů /53, 56, 59/ světelných paprsků uspořádanou protilehle vysilačům /50, 51/ světelných paprsků bloku /52/ vysilačů světelných paprsků, přičemž vzdálenost /71/ středů přijímačů /56, 57, 58 , 59/ světelných paprsků řad /68 , 69 , 70/ je ve směru šipky /64/ menší než vzdálenost /66/ mezi protilehle uspořádanými vysilači /50, 51/ světelných paprsků a například leží v mezích délkových jednotek 2 : 5.
4. Měřící zařízení podle nároků 1-3, vyznačené tím, že vysilače /12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21/ světelných paprsků bloku /7/ vysilačů světelných paprsků jsou spojeny s řídícím obvodem /36/ vyhodnocovací jednotky /6/ pro postupné spínání směrem šipky /41/ s přijímači /22, 23, 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30, 31 , 32/ světelných paprsků bloků /8/ přijímačů světelných paprsků s přijímači /23, 24,

25 , 26 , 27, 28 , 29, 30, 31, 32/ světelných paprsků, uspořádanými protilehle k vysilačům /11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21/ světelných paprsků, případně zařazenými za vysilače /11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21/ světelných paprsků.
5. Měřící zařízení podle nároků 1 - 4, vyznačené tím, že vysilače /79, 80 , 81 , 82, 83, 84 , 85 , 86 , 87/ světelných paprsků a přijímače /88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96/ světelných paprsků jsou rozloženy po měřících plochách /75,. 76/ bloku /77/ vysílačů a bloku /78/ přijímačů světelných paprsků ve vzájemných odstupech /97, 98/ a každý vysilač /79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87/ světelných paprsků měřící plochy /75/ bloku /77/ vysílačů světelných paprsků je spojen s výstupem vazebního obvodu /101/ bloku /77/ vysilačů světelných paprsků a přijímače /88, 89, 90, 91,

92 , 93, 94 , 95, 96/ světelných paprsků měřicí plochy /76/ jsou spojeny se vstupem vazebního obvodu /102/ bloku /78/ přijímačů světelných paprsků a vstup vazebního obvodu /101/ - je spojen s prvním výstupem počítače /103/, s~ jehož prvním vstupem je spojen výstup vazebního obvodu /102/ bloku /78/ přijímačů světelných paprsků a druhý vstup/výstup počítače /103/ je spojen se vstupem/výstupem indikační a ovládací jednotky /104/ pro buzení, případně dotazování nejméně dvěma různými vysilači /79,80; 80,81; 81,82; 82,83; 83,84;

84,85; 85,86; 86,87/ světelných paprsků.

Elektronikbau Krippner u. Kletzmeier G.m.b.h.,Co zast