DD245042A1

DD245042A1 - DEVICE FOR OPTICAL MEASUREMENT PREFERABLY STRIPPFOERMIGER STUECKGUETER

Info

Publication number: DD245042A1
Application number: DD28523785A
Authority: DD
Inventors: Frank Hoehne; Roland Fischer; Gotthard Augst
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1987-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum beruehrungslosen, optischen Vermessen vorzugsweise strangfoermiger Stueckgueter wie Baumstaemme oder Rundhoelzer waehrend ihrer Bewegung in Laufrichtung. Aufgabe der Erfindung ist es mit Hilfe nur eines optoelektronischen Messwertaufnehmers zwei rechtwinklig zueinanderstehende Querschnittswerte in Abhaengigkeit vom relativ zurueckgelegten Weg und die Gesamtlaenge zu ermitteln. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass eine im Strahlengang einer CCD-Kamera befindliche bewegbare angetriebene Spiegeleinheit sowie zwei einzelne Spiegel vorhanden und so zueinander ausgerichtet sind, dass sich die von der CCD-Kamera ueber die Spiegeleinheit und die beiden einzelnen Spiegel kommenden Strahlengaenge Mittelpunkt des Messraumes rechtwinklig schneiden und die gleiche Laenge aufweisen und mit der CCD-Kamera die beiden Querschnittswerte und die Laenge des Baumstammes gemessen werden.The invention relates to a device for contactless, optical measuring preferably strand-shaped piece goods such as tree trunk or Rundhoelzer during their movement in the direction of travel. The object of the invention is to determine, with the aid of only one optoelectronic transducer, two cross-sectional values perpendicular to one another as a function of the relatively traveled path and the overall length. According to the invention, this object is achieved in that a movable driven mirror unit located in the beam path of a CCD camera and two individual mirrors are arranged and aligned with each other such that the beam tangent of the CCD camera via the mirror unit and the two individual mirrors is the center of the beam Cut measuring space at right angles and have the same length and be measured with the CCD camera, the two cross-sectional values and the length of the tree trunk.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Vermessen vorzugsweise strangförmiger Stückgüter wie Baumstämmen während ihrer Bewegung in Laufrichtung.The invention relates to a device for optically measuring preferably strand-shaped piece goods such as logs during their movement in the direction of travel.

Characteristic of the known technical solutions

In verschiedenen Fällen ist es üblich, vorzugsweise strangförmige Stückgüter während ihrer Bewegung in Laufrichtung zu vermessen.In various cases, it is customary to measure preferably strand-shaped piece goods during their movement in the direction of travel.

Beispielsweise ist es in Betrieben der Holzgewinnung und -verarbeitung erforderlich, den Stammquerschnitt in bezug auf die Länge sowie die Länge selbst und die Krümmung der Baumstämme zu bestimmen.For example, in logging and processing operations, it is necessary to determine the trunk cross-section in terms of length and length itself and the curvature of the logs.

Herkömmlich wird zur Bestimmung des Stammquerschnittes vertikal die Höhe und horizontal die Breite definiert und gemessen.Conventionally, height and horizontal width are defined and measured vertically to determine the trunk cross-section.

Bei berührungslosen, optischen Verfahren reagieren die Meßwertaufnehmer auf die Hell-Dunkel-Grenze des Gutes bzw. seines Schattens vor einem Hintergrund. Die Umsetzung der Meßergebnisse in Anzeigewerte erfolgt entweder rein hardwaremäßig oder unter Verwendung eines Prozeßrechners.In non-contact, optical methods, the transducers react to the light-dark boundary of the material or its shadow against a background. The conversion of the measurement results into display values is either purely hardware-based or using a process computer.

In DE-PS 2127751 der Firma Exatest sind zwei komplette Meßsysteme rechtwinklig zueinander angeordnet. Die Kopplung und Auswertung der gewonnenen Signale sowie deren Umsetzung in eine Anzeige ertolgTmit einem hohen Aufwand an Hardware.In DE-PS 2127751 the company Exatest two complete measuring systems are arranged at right angles to each other. The coupling and evaluation of the obtained signals as well as their conversion into a display is done with a high expenditure of hardware.

In DE-OS 2920804 wird eine technische Lösung offenbart, die vorzugsweise zum Vermessen von Baumstämmen verwendet wird. Hierbei sind seitlich des Gutes einander gegenüberstehend ein System, das parallele, eng nebeneinanderliegende Lichtstrahlen aussendet, und ein System, das diese empfängt, angeordnet. Es wird von einem Lichtvorhang gesprochen. Bei dieser Lösung muß pro Meßebene ein Sender-Empfänger-Paar vorhanden sein, wobei nicht zu vermeiden ist, daß sich optisch aktive Elemente unterhalb des Gutes befinden.DE-OS 2920804 discloses a technical solution which is preferably used for measuring tree trunks. In this case, a system which emits parallel, closely juxtaposed light beams and a system which receives them are arranged laterally of the goods facing each other. It is spoken by a light curtain. In this solution, a transmitter-receiver pair must be present per measurement plane, which can not be avoided that optically active elements are located below the goods.

In DE-OS 3219389 wird ein System vorgestellt, bei dem ein Geber-Aufnehmer-Paar in einem kreisförmigen, um den Mittelpunkt des Meßraumes um einen bestimmten Winkel drehbaren Rahmen angebracht ist. In diesem Fall muß zur Messung die Meßvorrichtung durch eine Steuerung in die gewünschte Meßebene gedreht werden. Es wird in der Schrift angegeben, daß bei gleichzeitiger Messung mehrerer Ebenen die Vorrichtung mehrfach angebracht werden soll. Nachteilig ist außerdem, daß die Vorrichtung das Stückgut durch den Rahmen vollständig umschließt.In DE-OS 3219389 a system is presented in which a donor-pickup pair is mounted in a circular, rotatable about the center of the measuring chamber by a certain angle frame. In this case, for measurement, the measuring device must be rotated by a controller in the desired measurement plane. It is indicated in the document that the device should be mounted several times when measuring several levels simultaneously. Another disadvantage is that the device completely encloses the cargo through the frame.

Den beschriebenen Systemen ist gemeinsam, daß pro Meßebene ein Meßwertaufnehmer benötigt wird, was einen hohen Aufwand an elektronischer Ausrüstung darstellt. Die Systeme sind nicht für die Längenmessung vorgesehen.The described systems have in common that one measuring transducer is required per measuring plane, which represents a high expenditure on electronic equipment. The systems are not intended for length measurement.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Aufwand an elektronischer Ausrüstung zu senken.The aim of the invention is to reduce the burden of electronic equipment.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Vermessung von relativbewegten, strangförmigen Stückgütern, vorzugsweise von Baumstämmen und Rundhölzern, zu schaffen, bei der mit Hilfe nur eines optoelektronischen Meßwertaufnehmers, vorzugsweise einer CCD-Kamera, zwei rechtwinklig zueinanderstehende Querschnittswerte in Abhängigkeit vom relativ zurückgelegten Weg gemessen werden können und dabei die Gesamtlänge festgestellt wird.The object of the invention is to provide a device for measuring relatively moving, strand-shaped piece goods, preferably of logs and round timbers, in which by means of only one optoelectronic transducer, preferably a CCD camera, two mutually perpendicular cross-sectional values depending on the relatively traveled distance can be measured and the total length is determined.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem oberhalb des Stückgutes befindlichen Rahmen eine CCD-Kamera, eine den Strahlengang der CCD-Kamera alternierend umlenkende Spiegeleinheit, sowie zwei einzelne Spiegel angebracht und so zueinander ausgerichtet sind, daß sich der von der CCD-Kamera über die Spiegeleinheit und den einen einzelnen Spiegel, beziehungsweise der von der CCD-Kamera über die Spiegeleinheit und den anderen einzelnen Spiegel kommende Strahlengang im Mittelpunkt des Meßraumes rechtwinklig schneiden und die gleiche Länge aufweisen. Die Spiegeleinheit besteht aus einem im Rahmen gelagerten bewegbaren Träger, der mit dem Antrieb der die Relativbewegung zwischen Meßvorrichtung und Stückgut erzeugenden Organe verbunden ist. Auf dem Träger befinden sich ein oder zwei einstellbare Spiegel, die unter den erforderlichen Winkeln befestigt sind.According to the invention the object is achieved in that at a frame located above the cargo a CCD camera, a beam path of the CCD camera alternately deflecting mirror unit, and two individual mirrors are mounted and aligned with each other so that the of the CCD camera via the mirror unit and the one single mirror, or coming from the CCD camera on the mirror unit and the other individual mirror beam path in the center of the measuring space at right angles and have the same length. The mirror unit consists of a movable carrier mounted in the frame, which is connected to the drive of the relative movement between the measuring device and piece goods generating organs. On the support are one or two adjustable mirrors which are fixed at the required angles.

Bei der Messung wird der bewegbare Träger der Spiegeleinheit abgestimmt zur Relativbewegung des Stückgutes angetrieben. Dabei wird der von der CCD-Kamera kommende Strahlengang von dem einen oder den zwei auf dem Träger der Spiegeleinheit befindlichen Spiegeln alternierend auf den einen einzelnen und phasenverschoben auf den anderen einzelnen, am Rahmen befestigten Spiegel umgelenkt und von diesen zum Stückgut reflektiert.During the measurement, the movable support of the mirror unit is driven in a coordinated manner for the relative movement of the piece goods. In this case, the coming of the CCD camera beam path is deflected by the one or two located on the support of the mirror unit alternately on the one single and out of phase on the other individual, mounted on the frame mirror and reflected by these to the cargo.

Durch die Verwendung billiger optischer Elemente ist es möglich, den Aufwand an optoelektronischer Ausrüstung deutlich zu verringern. Eine nachteilige Wirkung durch die zeitlich versetzte Messung der beiden Querschnittswerte tritt nicht ein, da bei genügend dichter Aufeinanderfolge der Einzelmessungen alle Querschnittsveränderungen des Stückgutes ausreichend genau widergegeben werden. Die Auswertung der gewonnenen Meßwerte der CCD-Kamera erfolgt bekanntermaßen durch einen Prozeßrechner, der durch die^Abstimmung von Relativbewegung und Bewegung des Trägers der Spiegeleinheit die Zuordnung von Querschnittswert und zurückgelegtem Weg und durch Zählung der Anzahl der Meßergebnisse die Gesamtlänge des Stückgutes erfaßt;By using inexpensive optical elements, it is possible to significantly reduce the cost of optoelectronic equipment. An adverse effect due to the time-staggered measurement of the two cross-sectional values does not occur because, given sufficiently dense succession of the individual measurements, all cross-sectional changes of the piece good are reproduced with sufficient accuracy. The evaluation of the obtained measured values of the CCD camera is known to be effected by a process computer which detects the assignment of cross-sectional value and distance traveled and the number of measurement results by counting the relative movement and movement of the carrier of the mirror unit;

embodiment

In den Zeichnungen zeigenIn the drawings show

Fig. 1: eine erste Variante , ' 1: a first variant, '

Fig. 2: eine zweite VarianteFig. 2: a second variant

der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.the measuring device according to the invention.

In der ersten Variante sind an einem oberhalb des Gutes befindlichen Rahmen 1 über der Mitte des Meßraumes 2 eine CCD-Kamera 3 und mit einem Abstand genau darunter eine Spiegeleinheit 4 sowie rechts und links von der Spiegeleinheit jeweils ein einzelner Spiegel 5 und 6 angeordnet und so zueinander ausgerichtet, daß sich der von der CCD-Kamera 3 über die Spiegeleinheit 4 und den Spiegel 5 beziehungsweise von der CCD-Kamera 3 über die Spiegeleinheit 4 und den Spiegel 6 kommende Strahlengang im Mittelpunkt des Meßraumes 2 schneiden und die gleiche Länge aufweisen. Die Strahlengänge, die auf das Stückgut 7 treffen, liegen unter einem Winkel von 45° zur Horizontalen. In Richtung der Strahlengänge hinter dem Stückgut ist jeweils eine Hintergrundfläche 10 angeordnet. ~~ In the first variant, a CCD camera 3 and at a distance just below a mirror unit 4 and on the right and left of the mirror unit in each case a single mirror 5 and 6 are arranged on a frame located above the goods 1 and above the center of the measuring space 2 and so aligned with each other, that the coming of the CCD camera 3 via the mirror unit 4 and the mirror 5 or from the CCD camera 3 via the mirror unit 4 and the mirror 6 beam path in the center of the measuring chamber 2 intersect and have the same length. The beam paths that hit the piece goods 7, are at an angle of 45 ° to the horizontal. In the direction of the beam paths behind the cargo is in each case a background surface 10 is arranged. ~~

Die Spiegeleinheit 4 besteht aus einem im Rahmen 1 gelagerten, in Längsrichtung verschiebbaren Träger, der mit dem Antrieb der die Relativbewegung zwischen Meßvorrichtung und Stückgut erzeugenden Organe verbunden ist. Auf dem Träger sind 2 Spiegel einstellbar angebracht.The mirror unit 4 consists of a mounted in the frame 1, longitudinally displaceable carrier, which is connected to the drive of the relative movement between the measuring device and piece goods generating organs. On the support 2 mirrors are adjustable adjustable.

Bei der Messung wird der Träger der Spiegeleinheit in eine oszillierende Bewegung versetzt. Alternierend wird der eine oder der andere Spiegel auf dem Träger der Spiegeleinheit in den Strahlengang der CCD-Kamera 3 gebracht und deren Strahlengang . alternierend nach Spiegel 5 oder Spiegel 6 umgelenkt. Auf diese Weise lassen sich zwei rechtwinklig zueinander liegende Querschnittswerte mit nur einer CCD-Kamera erfassen. Der Anschluß an einen Prozeßrechner ermöglicht die Auswertung der Meßergebnisse der CCD-Kamera, cfie Zuordnung der Querschnittswerte zum zurückgelegten Weg, sowie die Ermittlung der Gesamtlänge des Stückgutes durch Zählung der durchgeführten Querschnittsmessungen und weitere Operationen. Als vorteilhaft ergibt sich die Einsparung einer CCD-Kamera sowie die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Meßvorrichtung, da keine optisch aktiven Teile mehr unterhalb des Stückgutes liegen und somit nicht durch herunterfallende Rindenstücke und ähnlichem verschmutzt werden können.During the measurement, the carrier of the mirror unit is set in an oscillating motion. Alternately, one or the other mirror is placed on the support of the mirror unit in the beam path of the CCD camera 3 and the beam path. alternately deflected by mirror 5 or mirror 6. In this way, two cross-section values lying at right angles to one another can be detected with only one CCD camera. The connection to a process computer allows the evaluation of the results of the CCD camera, cfie assignment of the cross-sectional values for the distance traveled, as well as the determination of the total length of the piece goods by counting the cross-sectional measurements performed and other operations. As advantageous results in the saving of a CCD camera and increasing the reliability of the measuring device, since no optically active parts are more below the cargo and thus can not be contaminated by falling bark pieces and the like.

In der zweiten Variante ist der Spiegel 5 über dem Mittelpunkt des Meßraumes 2 und der Spiegel 6 neben dem Meßraum am Rahmen 9 angebracht. Die CCD-Kamera 3 ist neben dem Meßraum so in Höhe des Spiegels 5 am Rahmen 9 befestigt, daß der Strahlengang horizontal liegt und auf den Spiegel 5 ausgerichtet ist. Im Strahlengang der CCD-Kamera 3 ist am Rahmen 9 die Spiegeleinheit 8 angeordnet, die als rotierende Scheibe ausgebildet ist und einen Spiegel trägt und um 180° versetzt ein Fenster aufweist. Bei der Messung wird die Scheibe der Spiegeleinheit abgestimmt durch den Antrieb der die Relativbewegung erzeugenden Organe in Drehung versetzt, so daß der Strahlengang der CCD-Kamera 3 durch das Fenster in der Scheibe der Spiegeleinheit hindurch über den Spiegel 5 senkrecht von oben auf das Stückgut trifft oder von dem Spiegel auf der Scheibe der Spiegeleinheit umgelenkt wird und über den Spiegel 6 von der Seite auf das Stückgut trifft.In the second variant, the mirror 5 is mounted above the center of the measuring chamber 2 and the mirror 6 next to the measuring space on the frame 9. The CCD camera 3 is mounted next to the measuring space at the level of the mirror 5 on the frame 9, that the beam path is horizontal and is aligned with the mirror 5. In the beam path of the CCD camera 3, the mirror unit 8 is arranged on the frame 9, which is designed as a rotating disk and carries a mirror and offset by 180 ° has a window. In the measurement, the disk of the mirror unit is rotated by the drive of the relative movement generating organs in rotation, so that the beam path of the CCD camera 3 through the window in the disk of the mirror unit through the mirror 5 perpendicularly from above hits the piece goods or is deflected by the mirror on the disc of the mirror unit and hits on the mirror 6 from the side of the cargo.

Durch die mögliche Ausbildung des Rahmens als auskragender Arm ergibt sich gegenüber der ersten Variante noch der Vorteil, daß die Spiegeleinheit und die CCD-Kamera in einem separaten Raum geschützt aufgestellt werden können.Due to the possible design of the frame as cantilever arm results over the first variant nor the advantage that the mirror unit and the CCD camera can be placed protected in a separate room.

Claims

Invention claim:

1. A device for non-contact measurement of preferably strand-shaped and moving relative to the device piece goods such as logs or logs with a CCD camera, characterized in that on a frame (1,9) a CCD camera (3), a the beam path of CCD camera (3) with a certain frequency alternately deflecting mirror unit (4, 8), as well as two individual mirrors (5) and (6) mounted and aligned with each other, that of the CCD camera (3) via the Memory unit (4, 8) and the mirror (5) or from the CCD camera (3) via the mirror unit (4, 8) and the mirror (6) coming beam path in the center of the measuring space (2) preferably perpendicular cut and the have the same length.

2. Device according to item 1, characterized in that the frequency of the alternating movement of the mirror unit (4, 8) is tuned to the speed of the relative movement between cargo and Meßvorrichtüng.

3. Device according to item 1, characterized in that the mirror unit (4) consists of a frame (1) mounted, displaceable support on which one or two adjustable in their inclination alternately in the beam path of the CCD camera (3) dipping , the beam path deflecting mirrors are arranged.

4. The device according to item 1, characterized in that the mirror unit (8) consists of a frame (9) mounted rotatable • disc which carries a dipping into the beam path, the beam path deflecting mirror and offset by 180 ° to the mirror Having the beam path not influencing window.

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