DE102012019265A1 - Method for surface detection of soil samples for granulation and soil type analysis, involves determining surface profiles and surface characteristics from acquired three-dimensional image of soil sample - Google Patents

Method for surface detection of soil samples for granulation and soil type analysis, involves determining surface profiles and surface characteristics from acquired three-dimensional image of soil sample Download PDF

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Abstract

The method involves acquiring three-dimensional (3D) image of soil sample surface detected by a surface sensor. The original 3D-image of the soil sample is labeled with signature marks including date, time, location, etc., and stored in memory of analysis computer. The surface profiles and surface characteristics are determined from the 3D-image of the soil sample. The analysis, statistical evaluation and classification of the surface profiles are performed, to determine a grain size composition based on the classification feature and association to soil type. An independent claim is included for arrangement for the surface detection of soil samples for granulation and soil type analysis.

Description

Die Bodenart ist ein Gemisch unterschiedlicher Korngrößen, die ihrerseits in die Hauptfraktionen Sand, Schluff und Ton eingeteilt werden (Tab. 1). Die Definition der Bodenart erfolgt dabei konventionell über die prozentualen Massenanteile der Korngrößenfraktionen (Tab. 2). Die Bodenart ist einer der wichtigsten bodenphysikalischen Parameter überhaupt (Feinbodenart, Korngröße 2 mm) über die sich eine Vielzahl anderer substratphysikalischer Parameter ableiten lassen.The soil type is a mixture of different grain sizes, which in turn are divided into the main fractions of sand, silt and clay (Table 1). The definition of the soil type is carried out conventionally via the percentage mass fractions of the particle size fractions (Table 2). The soil type is one of the most important soil physical parameters ever (fine soil type, grain size 2 mm) over which a multitude of other substrate physical parameters can be derived.

Die Analyse der Korngrößen resp. der Bodenart wird bisher in personell und finanziell aufwendigen Sieb-, Schämm- und Sedimentationsverfahren (z. B. nach KÖHN, nach ATTERBERG) im Labor bestimmt. Das ”Pipette”-Verfahren nach KÖHN basiert auf den DIN 19683 und DIN ISO 11277 und ist das Standard-Verfahren für die Bestimmung der Korngrößen von Feinböden. Neuere Verfahren wie z. B. BECKMANN COULTERTM, ANALYSETTE (FRITSCH) und CAMSIZER®(REISCH® TECHNOLOGY) analysieren Partikelströme mittels Laserbeugung bzw. Schattenbildauswertung.
( AG BODENKUNDE (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung (KA5). – 5. Auflage, 438 S., Hannover ; DIN 19683 und DIN ISO 11277 )The analysis of grain sizes resp. The type of soil has hitherto been determined in a labor-intensive and costly sieving, shaking and sedimentation process (eg according to KÖHN, according to ATTERBERG) in the laboratory. The "pipette" method according to KÖHN is based on the DIN 19683 and DIN ISO 11277 and is the standard method for determining the particle sizes of fine soils. Newer methods such. B. BECKMANN COULTER TM , ANALYSETTE (FRITSCH) and CAMSIZER ® (REISCH ® TECHNOLOGY) analyze particle flows by means of laser diffraction or shadow analysis.
( AG SOIL CUSTOMER (2005): Soil-Scientific Mapping Guide (KA5). - 5th edition, 438 p., Hanover ; DIN 19683 and DIN ISO 11277 )

Von Nachteil ist, dass die bisherigen laborativen Verfahren relativ aufwendig bezüglich der Probennahme, Probenvor- bzw. -aufbereitung und der Korngrößenbestimmung selbst sind. Bekannte Geräte und Verfahren sind vor allem dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenproben erst in einem Labor untersucht werden können und dort z. T. auch erst noch vor einer Untersuchung passend aufbereitet werden müssen.The disadvantage is that the previous laboratory methods are relatively expensive in terms of sampling, Probenvor- or preparation and the grain size determination itself. Known devices and methods are mainly characterized in that the soil samples can only be examined in a laboratory and there z. T. also need to be properly prepared before an investigation.

Es ist die Aufgabe der Erfindung die Bodenarten und Korngrößenklassen mit einem einfachen Verfahren und einer mobilen Anordnung vor Ort, ohne aufwendige Probenentnahme zu bestimmen.It is the object of the invention to determine the soil types and grain size classes with a simple method and a mobile arrangement on site, without expensive sampling.

Mit der Erfindung soll eine Möglichkeit der mobilen Erfassung und der messwertgestützten Auswertung unter Verwendung einer in situ 3D-Oberflächenanalyse geologischer Substrate geschaffen werden.With the invention, a possibility of mobile detection and the measured value-based evaluation using an in situ 3D surface analysis of geological substrates to be created.

Hauptziel ist es dabei die bisher im Gelände angewendete ”Fingerprobe”, bei der eine tastsensorische Ansprache der Bodenart erfolgt, durch die Entwicklung eines Handgerätes abzulösen.The main objective is to replace the "finger test" previously used in the field, in which a tactile sensory response of the soil type, by the development of a hand-held device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und 3 im Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffs. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1 and 3 in cooperation with the features of the preamble. Preferred embodiments of the invention are contained in the subclaims.

Gegenüber den bisherigen technologischen Verfahren zur Partikelgrößenbestimmung können folgende Vorteile benannt werden:

  • – mobile Bestimmung der Korngrößenklassen/Bodenart
  • – die Probe/Messfläche verbleibt im natürlichen Lagerungsverband, d. h. es erfolgt keine Dispergierung
  • – Kopplung mit GPS möglich (synchrone Messung geografischer Koordinaten (Länge, Breite, Höhe bzw. Tiefe))
  • – unempfindliches und einfaches Messverfahren
  • – absolut gefahrlose Messung
  • – kein Verschleiß von Messzellen o. ä.
  • – kein bis sehr geringer Verbrauchsmaterialbedarf (z. B. Wasser) und damit umweltschonend
  • – Messung innerhalb von Sekunden
  • – Messauflösung im Sub-Mikrometer-Bereich
  • – kein bis sehr geringer Probenvorbereitungsaufwand
  • – offen für Einbeziehung weiterer moderner Bildverarbeitungsverfahren und weiterer Parametrierungsalgorithmen
  • – offen für weitere Anwendungsfelder durch Einbindung weiterer Klassifizierungsstrukturen
Compared with the previous technological methods for particle size determination, the following advantages can be named:
  • - mobile determination of grain size classes / soil type
  • - The sample / measuring surface remains in the natural storage association, ie there is no dispersion
  • - Coupling with GPS possible (synchronous measurement of geographical coordinates (length, width, height or depth))
  • - insensitive and simple measuring method
  • - absolutely safe measurement
  • - no wear of measuring cells o. Ä.
  • - No or very low consumption of consumables (eg water) and thus environmentally friendly
  • - Measurement within seconds
  • - Measurement resolution in the sub-micron range
  • - No to very low sample preparation effort
  • - open for the inclusion of further modern image processing methods and other parameterization algorithms
  • - open for further fields of application by integration of further classification structures

Neben einer Bestimmung der Bodenart/Korngrößenklassen werden für das erfindungsgemäße Verfahren folgende Anwendungen gesehen:

  • – Bodenkunde (besonders auch Bestimmung der Oberflächen von Bodenaggregaten, Wasserhaushaltsparameter)
  • – Landwirtschaft (großflächige und großmaßstäbige, einfache Beprobung der Bodenoberfläche (Oberboden-Horizonte), Verdichtungsbestimmung)
  • – Geologie (Sedimente und Sedimentgesteine (besonders auch Bestimmung der Oberflächen von Bruchflächen, Permeabilitätsbestimmungen)
  • – Ingenieurgeologie (Baugrund, Standsicherheit)
In addition to determining the soil type / particle size classes, the following applications are considered for the process according to the invention:
  • - Soil science (especially determination of the surface of soil aggregates, water balance parameters)
  • - Agriculture (large-scale and large-scale, simple sampling of the soil surface (topsoil horizons), compaction determination)
  • - Geology (sediments and sedimentary rocks (especially determination of fracture surfaces, permeability determinations)
  • - Engineering geology (subsoil, stability)

Das Verfahren zielt allgemein auch auf die Untersuchung weiterer organischer und semiorganischer Substrate ab: z. B. bei Torfen die Torfart und deren Zersetzungsgrad, sowie bei Mudden die Muddeart. Auch Auflagehorizonte bei Waldböden (L-, Of- und Oh-Horizonte) und Messungen von Anmoorsubstraten mit einer organischen und mineralischen Komponente erscheinen als zukünftige Einsatzgebiete.The method is generally aimed at the study of other organic and semi-organic substrates: z. B. Torfen the Torfart and their degree of decomposition, as well as Mud the Muddeart. Also bearing horizons for forest soils (L, O and Oh horizons) and measurements of Anmoorsubstraten with an organic and mineral component appear as future applications.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mögliche parametrisierte Morphologie als sehr wichtige Materialeigenschaft kann generell auf pedo- und geogenetische Proben zur Charakterisierung und Identifizierung angewendet werden. Großes Potenzial eröffnet sich auch bei der Untersuchung der Bruchmorphologie permeabler Gesteine (z. B. Bohrkerne hydrogeologischer und geothermischer Aquifere). Es sei auch auf die künftige Nutzung geothermischer Energie verwiesen.The parametrized morphology that is possible with the method according to the invention as a very important material property can generally be applied to pedo and geogenetic samples for characterization and identification. There is also great potential in investigating the fracture morphology of permeable rocks (eg cores of hydrogeological and geothermal aquifers). Reference should also be made to the future use of geothermal energy.

Erfindungsgemäß geht es um die digitale Erfassung mikroskopischer Oberflächen geologischer;; ingenieurgeologischer und bodenkundlicher Substrate. Unter definierten Vergrößerungen bzw. Auflösungen werden die x-, y- und z-Koordinaten einer Messoberfläche erfasst. Die Oberfläche, die durch die unterschiedlichen Korn- und Partikelgrößen gebildet wird, ist ein Maß für die Rauheit/Rauigkeit. Ein abzuleitender Rauigkeitsindex bzw. bestimmte Rauigkeitskenngrößen (Ra und Rz nach DIN EN ISO 4287 etc.) und Oberflächenparameter finden dabei Verwendung für die Bestimmung der Bodenart. Weitere Parameter der deskriptiven Statistik (Minimum, Maximum, Median, Percentile, Varianz, Standardabweichung, RMS (Root Mean Square), Verteilungen etc.) werden zur Charakterisierung herangezogen und bilden den Fingerabdruck der Oberfläche der Probe und damit der Bodenart.The invention relates to the digital detection of microscopic surfaces geological ;; engineering-geological and soil science substrates. Under defined magnifications or resolutions, the x-, y- and z-coordinates of a measuring surface are recorded. The surface formed by the different grain and particle sizes is a measure of roughness / roughness. A derived roughness index or certain roughness parameters (Ra and Rz nach DIN EN ISO 4287 etc.) and surface parameters are used for the determination of soil type. Further parameters of the descriptive statistics (minimum, maximum, median, percentile, variance, standard deviation, RMS (root mean square), distributions, etc.) are used for characterization and form the fingerprint of the surface of the sample and thus of the soil type.

Die möglichst präzise Erfassung des Oberflächenreliefs von Proben geologischer und bodenkundlicher Lockersubstrate kann mit verschiedenen Scanverfahren erfolgen. In der bevorzugten Ausführung erfolgt die Erfassung mittels eines Streifenlichtmikroskopes. Das Streifenlichtverfahren erlaubt über die Auswertung projizierter Linienmuster eine hochgenaue Erfassung der Oberfläche.The most precise possible detection of the surface relief of samples of geological and pedological loose substrates can be done with different scanning methods. In the preferred embodiment, detection is by means of a streak light microscope. The strip light method allows the evaluation of projected line patterns a highly accurate detection of the surface.

Im 3 sind typische theoretische Profile (Vertikalschnitte) von ”Kornverbänden” dargestellt. (a) Schluff, (b) schwach lehmiger Sand, (c) Sand, (d) mittel toniger Sand.in the 3 typical theoretical profiles (vertical sections) of "grain dressings" are shown. (a) silt, (b) slightly loamy sand, (c) sand, (d) medium-toned sand.

Die Geländedatenerhebung mittels Bohrung bzw. Bohrstock ist einfach und kann in großer Zahl durchgeführt werden. Die Messung kann am gezogenem Bohrstock (6) oder auch an der Profil-/Bohrlochwand (7, 8) durchgeführt werden. Optional kann eine Probenentnahme durchgeführt werden. Diese kann dann ohne oder sehr geringen Vorbereitungsaufwand unter den Messkopf gelegt und gemessen werden. Das Aufwand-/Nutzen-Verhältnis kann damit sowohl für den Teil Probenentnahme als auch für den Teil Korngrößenanalyse optimiert werden. Erfindungsgemäß besteht auch eine Möglichkeit der messwertgestützten und mobilen Erfassung der Bodenart unter Verwendung einer in situ 3D-Oberflächenanalyse geologischer Substrate.Terrain data collection by drilling or drilling is simple and can be done in large numbers. The measurement can be made on the drawn drill 6 ) or at the profile / borehole wall ( 7 . 8th ) be performed. Optionally, a sampling can be performed. This can then be placed under the measuring head and measured without or very little preparation effort. The cost / benefit ratio can thus be optimized both for the part sampling and for the particle size analysis part. According to the invention, there is also a possibility of measured value-based and mobile detection of the soil type using an in situ 3D surface analysis of geological substrates.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich die Verteilung der Korngrößen bzw. deren Fraktionen, prinzipiell aus der Verteilung der Rauigkeitswerte zu ermitteln. Große Körner verursachen demzufolge eine hohe, kleine Körner eine geringe Rauigkeit. Liegt eine ”Mischung” der Rauigkeitswerte vor, ist diese über eine Zuordnung zu den analysierten Korngrößenfraktionen quantifizierbar.With the method according to the invention, it is possible to determine the distribution of the grain sizes or their fractions, in principle from the distribution of the roughness values. As a result, large grains cause high, small grains low roughness. If there is a "mixture" of the roughness values, this can be quantified by an assignment to the analyzed particle size fractions.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispieles erläutert:
Die dazugehörigen Figuren zeigenThe invention will be explained with reference to the following embodiment:
The accompanying figures show

1: 3D-Oberfläche und Oberflächenprofil längs einer Schnittlinie 1 : 3D surface and surface profile along a cutting line

2: 3D-Detaildarstellung einer Bodenoberfläche, idealisiert 2 : 3D detail of a soil surface, idealized

3: Oberflächenprofildarstellung als Verband idealisierter Korngrößen 3 : Surface profile representation as a composite of idealized particle sizes

4: Beispiel der Parameterbestimmung an einer idealisierten Oberfläche 4 : Example of parameter determination on an idealized surface

5: Klassifizierungsbeispiel zur Bestimmung der Bodenart anhand eines modifizierten Bodenartendreiecks mit Hilfe der Medianwerte der Kornfraktionen der Bodenproben 5 : Classification example for the determination of soil type on the basis of a modified soil type triangle using the median values of the grain fractions of the soil samples

6: Bodenanalyse an einem, dem Erdreich entnommenen Bohrstock mit geschichtetem, geologischem Substrat 6 : Soil analysis on a soil drill with layered, geological substrate

7: Bodenanalyse an einer Profilwand 7 : Soil analysis on a profile wall

8: Bodenanalyse in einem Bohrloch 8th : Soil analysis in a borehole

In der Bodenkunde wird generell unterschieden zwischen der Feinbodenart (Korngröße < 2 mm) und der Grobbodenart (Korngroße > 2 mm; Kies, Grus, Steine, Blöcke). Dabei ist die Bodenart ein klassifikatorischer Ausdruck für ein Gemisch von Körnern in unterschiedlichen Größen und Anteilen. Die Klassifizierung des Feinbodens, erfolgt über die Fraktionen Sand, Schluff und Ton. Tabelle 1: Einteilung und Darstellung von Kornfraktionen nach KA5 (verändert): Fraktion Unterfraktion Kurzzeichen Korngrößeenbereich in μm Korngrößenbereich in mm min max min max Kies Grobkies gS 20 < 63 Mittelkies gS 6,3 < 20 Feinkies gS 2 < 6,3 Sand Grobsand gS 630 < 2000 Mittelsand mS 200 < 630 Feinsand fS 63 < 200 Feinstsand ffS 63 < 125 Schluff Grobschluff gU 20 < 63 Mittelschluff mU 6,3 < 20 Feinschluff fU 2 < 6,3 Ton Grobton gT 0,63 < 2 Mittelton mT 0,2 < 0,63 Feinton fT < 0,2 In soil science, a distinction is generally made between the fine soil type (grain size <2 mm) and the coarse soil type (grain size> 2 mm; gravel, grass, stones, blocks). The soil type is a classificatory expression for a mixture of grains in different sizes and proportions. The classification of the fine soil, via the fractions of sand, silt and clay. Table 1: Classification and representation of grain fractions according to KA5 (modified): fraction subfaction abbreviations Grain size range in μm Grain size range in mm min Max min Max gravel coarse gravel gS 20 <63 medium gravel gS 6.3 <20 fine gravel gS 2 <6.3 sand grit gS 630 <2000 medium sand mS 200 <630 fine sand fs 63 <200 very fine sand FFS 63 <125 silt coarse silt PDO 20 <63 Mittelschluff mU 6.3 <20 fine silt fU 2 <6.3 volume Grobton gT 0.63 <2 midrange mT 0.2 <0.63 fine clay f <0.2

Im Ausführungsbeispiel ist ein abgewandeltes KÖHN-Verfahren zur Anwendung gekommen, bei dem in einem Messzylinder die Korngrößenfraktionen zu bestimmten Zeiten abpipettiert, getrocknet und gewogen werden. Für diese Art der laborativen Bestimmung der Kornfraktionen wird teilweise eine weitere Differenzierung der Fraktionen (siehe Tabelle 1) vorgenommen.In the exemplary embodiment, a modified KÖHN process has been used in which the grain size fractions are pipetted off at certain times in a measuring cylinder, dried and weighed. Partial differentiation of the fractions (see Table 1) is partially performed for this type of laboratory determination of the grain fractions.

So wird hier die Unterfraktion Grobsand weiter unterteilt in gS1 (Korngrößenbereich von 2–1 mm) und gS2 (Korngrößenbereich von 1–0,3 mm) und die Unterfraktion Feinsand fS1 (Korngrößenbereich von 0,2–0,1 mm) und fS2 (Korngrößenbereich von 0,1–0,06 mm).Thus, the sub-fraction coarse sand is further subdivided into gS1 (particle size range of 2-1 mm) and gS2 (particle size range of 1-0.3 mm) and the subfraction fine sand fS1 (particle size range of 0.2-0.1 mm) and fS2 ( Grain size range of 0.1-0.06 mm).

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich die Messung entweder an einer entnommenen Substratprobe (6) durchzuführen oder eine in-situ-Messung durchzuführen.In the method according to the invention, it is possible to carry out the measurement either on an extracted substrate sample ( 6 ) or perform an in-situ measurement.

In dem Ausführungsbeispiel wurde mit einer Substratprobenentnahme (lose und geklebte Proben) gearbeitet. Folgende Verfahrensschritte sind notwendig:

  • • Anlegen einer Profilgrube bzw. einer Bohrung, ggf. Substratprobenentnahme.
  • • Ein Oberflächen-Sensor wird über eine zu analysierende Bodenprobe geführt, positioniert und erfasst ein 3D-Abbild der Bodenprobenoberfläche.
  • • Das originäre 3D-Bild der Bodenprobe wird mit Aufnahmesignatur (Datum, Zeit, Ort/GPS/Team, u. s. w) markiert und in einem Speicher abgelegt (Bestandteil des Analysecomputers).
  • • Aus dem 3D-Bild der Bodenprobe werden Oberflächenprofile(-schnitte) der Probe ermittelt.
  • • Die Profile werden analysiert und statistisch ausgewertet und klassifiziert.
  • • Anhand der Klassifizierungsmerkmale wird eine Körnungszusammensetzung ermittelt und
  • • eine Zuordnung zu einer Bodenart (Bodenzusammensetzungsgruppe, Fraktion, oder weiteres) vorgenommen.
In the exemplary embodiment, a substrate sample (loose and glued samples) was used. The following process steps are necessary:
  • • Creating a profile pit or a bore, if necessary, substrate sampling.
  • • A surface sensor is passed over a soil sample to be analyzed, positions and captures a 3D image of the soil sample surface.
  • • The original 3D image of the soil sample is marked with the recording signature (date, time, location / GPS / team, etc.) and stored in a memory (part of the analysis computer).
  • • Surface profiles (sections) of the sample are determined from the 3D image of the soil sample.
  • • The profiles are analyzed and statistically evaluated and classified.
  • • Based on the classification characteristics, a grain composition is determined and
  • • an assignment to a soil type (Soil composition group, fraction, or more) made.

Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem Oberflächen-Sensor, insbesondere einem 3-D-Oberflächensensor, einer Vorrichtung zum Bewegen des Oberflächen-Sensors über die Bodenprobe, einer Einrichtung zum Abspeichern der erfassten 3D-Oberfläche Datenspeicher und einer Auswertungseinrichtung zur Analyse der 3D-Oberflächen.The arrangement according to the invention consists of a surface sensor, in particular a 3-D surface sensor, a device for moving the surface sensor over the soil sample, a device for storing the detected 3D surface data memory and an evaluation device for analyzing the 3D surfaces.

Entsprechend 1 wird von den Proben ein 3D-Oberflächenbild erstellt und aus diesem ein Oberflächenprofil extrahiert. Dieses wird analog zu 4 analysiert, um eine Einschätzung des Anteils der Bestandteile in den unterschiedlichen Korngrößenklassen (3 und z. B. Tabelle 1) zu erhalten.Corresponding 1 The samples are then used to create a 3D surface image and extract a surface profile from it. This becomes analogous to 4 analyzed to estimate the proportion of constituents in the different particle size classes ( 3 and Z. Table 1).

Dieses Vorgehen ordnet die Bodenarten entsprechend ihrer mittleren Korngröße (und Anteil) absteigend von groß nach klein, also von Sand über Schluff nach Ton. Zu diesem Zweck wird das originär rechtwinklige Bodenartendreieck der KA5 in ein gleichseitiges Dreistoffdiagramm konvertiert. Danach werden die Schwerpunkte der Bodenartenklassenflächen bestimmt. Die Falllinie des Schwerpunktes bestimmt den Rang der jeweiligen Bodenart. Dieser Schritt ermöglicht eine direkte Zuordnung von Rauhigkeitsparametern zu den Bodenarten (siehe 5).This procedure assigns the soil types according to their average grain size (and share) descending from large to small, ie from sand to silt to clay. For this purpose, the originally rectangular soil triangle of the KA5 is converted into an equilateral three-function diagram. Thereafter, the focal points of the soil type class areas are determined. The fall line of the center of gravity determines the rank of the respective soil type. This step allows a direct assignment of roughness parameters to the soil types (see 5 ).

Bei den Nicht-Reinsanden sind erfindungsgemäß die prozentualen Anteile der Sandfraktionen (gS, mS, fS) zu berücksichtigen.In the case of non-pure sands, the percentages of the sand fractions (gS, mS, fS) are to be considered according to the invention.

Um weitere, den Kornverband spezifizierende, Oberflächenmerkmale zu erhalten, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Oberfläche in definierten Z-Niveaus zu schneiden. Das kann sowohl für die ”Berge” (Schnitt ZA(xA1; xA2) als auch für die ”Täler” (Schnitt ZB(xB1; xB2) erfolgen (siehe 4). Die Größen und Anteile der durch die Schnitte entstandenen Flächen stellen ein Maß für die Korngröße(n) dar. Voraussetzung dabei ist, wie auch bei den Messungen, dass eine vorhandene Welligkeit, die möglicherweise durch das Aufbringen der Probe entsteht, von vornherein oder rechnerisch minimiert werden kann.In order to obtain further surface features which specify the grain structure, it is proposed according to the invention to cut the surface in defined Z levels. This can be done both for the "mountains" (section Z A (x A1 ; x A2 ) and for the "valleys" (section Z B (x B1 ; x B2 ) (see 4 ). The sizes and proportions of the surfaces created by the cuts represent a measure of the grain size (s). Prerequisite here is, as in the measurements, that an existing ripple, which may be caused by the application of the sample, minimized from the start or by calculation can be.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
komplettes Messgerät (Analysegerät mit integriertem Messkopf)complete measuring device (analyzer with integrated measuring head)
22
Messkopfprobe
33
separates Analysegerätseparate analyzer
44
Verfahrvorrichtung für den Messkopf bzw. das MessgerätTraversing device for the measuring head or the measuring device
55
Bodenprobe als Bohrstock mit unterschiedlichen SchichtenSoil sample as an auger with different layers
66
Bodenprobe als Profilwand mit geschichteter BodenprobeSoil sample as a profile wall with a layered soil sample
77
Bodenprobe, BohrlochSoil sample, borehole
88th
3D-Oberfläche3D surface
99
Oberflächen-ProfillinieSurface profile line
9a9a
idealisierte Oberflächen-Profillinie (Rauigkeitsprofil)idealized surface profile line (roughness profile)
1010
Bodenprobekörner unterschiedlicher GrößenklassenSoil sample grains of different size classes
1111
BodenartenklassenSoils classes
1212
Schwerpunkte der BodenartenklassenFocus of the Soil Type Classes
1313
Medianwerte der Kornfraktionen von BodenartenMedian values of grain fractions of soil types

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 19683 [0002] DIN 19683 [0002]
  • DIN ISO 11277 [0002] DIN ISO 11277 [0002]
  • AG BODENKUNDE (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung (KA5). – 5. Auflage, 438 S., Hannover [0002] AG SOIL CUSTOMER (2005): Soil-Scientific Mapping Guide (KA5). - 5th edition, 438 p., Hanover [0002]
  • DIN 19683 [0002] DIN 19683 [0002]
  • DIN ISO 11277 [0002] DIN ISO 11277 [0002]
  • DIN EN ISO 4287 [0012] DIN EN ISO 4287 [0012]

Claims (7)

Verfahren zur Oberflächenerfassung von Bodenproben für eine Körnungs- und Bodenartenanalyse gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Erfassen einer zu analysierenden Bodenprobe mittels eines Oberflächensensors, – Erfassung eines 3D-Abbildes der Bodenprobenoberfläche, – zeitliche, örtliche und signatorische Markierung des originären 3D-Bildes der Bodenprobe und Abspeicherung (Bestandteil des Analysecomputers) – Ermittlung von Oberflächenprofilen und Flächenkennwerten aus dem 3D-Bild der Bodenprobe – Analyse, statistische Auswertung und Klassifizierung der Oberflächenprofile – Ermittlung einer Körnungszusammensetzung anhand der Klassifizierungsmerkmale und Zuordnung zu einer BodenartMethod for surface detection of soil samples for a graining and soil type analysis characterized by the following process steps: Detecting a soil sample to be analyzed by means of a surface sensor, Acquisition of a 3D image of the soil sample surface, - temporal, local and signatory marking of the original 3D image of the soil sample and storage (part of the analysis computer) - Determination of surface profiles and surface characteristics from the 3D image of the soil sample - Analysis, statistical evaluation and classification of surface profiles - Determination of a grain composition based on the classification characteristics and assignment to a soil type Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung zu einer Bodenart anhand eines modifizierten Bodenartendreieckes erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the assignment to a soil type based on a modified soil triangle. Anordnung zur Oberflächenerfassung von Bodenproben für eine Körnungs- und Bodenartenanalyse, dadurch gekennzeichnet, dass ein Meßgerät, bestehend aus Sensor und Auswertegerät, zum Abtasten der Oberfläche der Bodenprobe und eine Einrichtung zum Abspeichern der erfassten Daten der Bodenprobe sowie eine Auswerteeinrichtung zur Datenanalyse angeordnet sind.Arrangement for surface detection of soil samples for a graining and Soil analysis, characterized in that a measuring device, consisting of sensor and evaluation, for scanning the surface of the soil sample and a means for storing the acquired data of the soil sample and an evaluation device for data analysis are arranged. Anordnung zur Oberflächenerfassung von Bodenproben für eine Körnungs- und Bodenartenanalyse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächensensor ein 3D-Oberflächensensor ist.Arrangement for surface detection of soil samples for a grain and soil type analysis according to claim 3, characterized in that the surface sensor is a 3D surface sensor. Anordnung zur Oberflächenerfassung von Bodenproben für eine Körnungs- und Bodenartenanalyse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächensensor über einem Bohrstock/Bohrkern angeordnet ist.Arrangement for surface detection of soil samples for a graining and Soil analysis according to claim 3, characterized in that the surface sensor is disposed above a drill / drill core. Anordnung zur Oberflächenerfassung von Bodenproben für eine Körnungs- und Bodenartenanalyse nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächensensor über eine Profilwand im Bodenprobebereich geführt wird.Arrangement for surface detection of soil samples for a graining and Soil analysis according to claim 3, characterized in that the surface sensor is guided over a profile wall in Bodenprobebereich. Anordnung zur Oberflächenerfassung von Bodenproben für eine Körnungs- und Bodenartenanalyse nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächensensor über eine Profilwand in einem Bohrloch geführt wird.Arrangement for surface detection of soil samples for a graining and Soil analysis according to claim 3, characterized in that the surface sensor is guided over a profile wall in a borehole.
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