DE19545287A1 - Verfahren zur Untersuchung des inneren Zustands von Hölzern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Untersuchung des inneren Zustands von Hölzern, insbesondere auf das Erkennen der Rotfäule am lebenden Baum und am liegenden Stamm, sowohl im Forst als auch im Sägewerk bei unterschiedlich gelagerten Anforderungen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch geeignet, Aussagen zu nicht sichtbaren Schädigungen bei verbautem Holz zu gewinnen.

In der Literatur hat sich eine Einteilung der Geräte und Verfahren in drei Gruppen durchgesetzt, die durch die Attribute zerstörend, zerstörungsarm und zerstörungsfrei charakterisiert werden.

Zu den zerstörenden Prüfverfahren wird die Bohrspanentnahme (Zuwachsbohrer, seit 1951 allgemein bekannt) gerechnet, wobei der zu untersuchende Baumstamm mit einem Hohlbohrer (bis zu 30 mm Durchmesser) durchbohrt wird und anhand des damit gewonnenen Bohrspans festgestellt wird, ob der Baumstamm von Fäule befallen ist oder nicht. Nachteilig ist die Gefahr der Pilzinfektion und die später deutlich sichtbaren Schäden infolge der großen Bohrlöcher. (Holz-Zentralblatt, Stuttgard Nr. 80 5. Juli 1989, Michael Brandt u. Frank Rinn: "Eine Übersicht über Verfahren zur Stammfäulediagnose"; DD PS 2 37 908; DD PS 2 37 551).

Bei einem bekannten zerstörungsarmen Prüfverfahren wird mit einem Einstichgerät (nach Gillwald 1962) eine Stahlnadel bis zu 15 cm ins Holz gedrückt und der mechanische Einstichwiderstand gemessen. Ein Zusammenbrechen des mechanischen Widerstandes bedeutet das Vorhandensein einer Faul- oder Hohlstelle. Wegen der geringen Einstichtiefe ist Kernfäule nur bei relativ jungen Bäumen erkennbar. (Holz-Zentralblatt, Stuttgard Nr. 80 5. Juli 1989, Michael Brandt u. Frank Rinn: "Eine Übersicht über Verfahren zur Stammfäulediagnose"; DE OS 35 01 841).

Das bekannte Pilodyn (1978) ähnelt dem Einstichgerät, jedoch wird der Stahlstift durch Federkraft ins Holz geschossen. Aus der Einschußtiefe kann die Dichte des Holzes ermittelt und auf Fäulebefall geschlossen werden. Innere Kernfäule älterer Bäume konnte wegen der geringen Eindringtiefe jedoch auch nicht erkannt werden (Holz-Zentralblatt, Stuttgard Nr. 80 5. Juli 1989, Michael Brandt u. Frank Rinn: "Eine Übersicht über Verfahren zur Stammfäulediagnose").

Mit dem bekannten Shigometer (1974) wird der elektrische Widerstand zwischen zwei Prüfsonden gemessen, die in zuvor gebohrte Löcher eingebracht werden. Diese Methode nutzt den bei Fäulebefall ansteigenden Kationengehalt des Holzes, wodurch Holz mit Fäulebefall einen niedrigeren Widerstand besitzt als gesundes Holz. Die Aussageschärfe ist jedoch gering (Holz-Zentralblatt, Stuttgard Nr. 80 5. Juli 1989, Michael Brandt u. Frank Rinn: "Eine Übersicht über Verfahren zur Stammfäulediagnose"; DE OS 32 12 625).

Das bekannte Vitamat (1986) ähnelt dem Shigometer. Statt des Widerstandes wird die Leitfähigkeit des Wassergehaltes der äußeren Stammteile von lebenden Bäumen gemessen, als Indikator für die Beurteilung der Baumvitalität. Die Prüfspitzen werden nur gering eingedrückt, so daß es sich fast um ein zerstörungsfreies Verfahren handelt. Die Aussageschärfe ist jedoch ebenfalls gering, da die Eichung der Geräte durch die verschiedensten Einflüsse unsicher ist und keine reproduzierbaren Ergebnisse liefert (Holz- Zentralblatt, Stuttgard Nr. 80 5. Juli 1989, Michael Brandt u. Frank Rinn: "Eine Übersicht über Verfahren zur Stammfäulediagnose").

Ein Verfahren zum Erstellen der Diagnose eines Baumzustandes oder von Holzstrukturen, im besonderen von Masten oder ähnlichen Konstruktionen, ist in dem EP 0634655 beschrieben. Dieses Verfahren beruht im wesentlichen auf eine Härtemessung mittels einer Vorrichtung, die zwei spitze Sonden enthält, die gleichzeitig betätigt werden und durch Druck in die Holz- Struktur mit einem festen Abstand der Meßachsen auf eine vorbestimmte Tiefe eindrückt werden. Der reelle Kraftaufwand wird durch einen Kraftaufnehmer gemessen. Gleichzeitig zu dieser Härtemessung wird eine Hygroskopie des Holzes in konstanter Tiefe durchgeführt, die es gestattet, wahrscheinliche innere biologische Veränderungen zu bewerten.

Bei dem sogenannten Densitomat (1985) wird mit einem speziellen Bohrgerät ein 1,5 mm dicker und bis zu 500 mm langer Bohrer in den Baumstamm oder Holzbalken gebohrt. Gleichzeitig wird der längs des Weges auftretende Bohrwiderstand gemessen und aufgezeichnet. Damit läßt sich faules von gesundem Holz mit größerer Sicherheit unterscheiden (Holz-Zentralblatt, Stuttgard Nr. 80 5. Juli 1989, Michael Brandt u. Frank Rinn: "Eine Übersicht über Verfahren zur Stammfäulediagnose"; DE OS 41 22 494; DE OS 40 04 242; DD PS 2 41 955; DE GM 91 01 397).

Bei einem bekannten Verfahren, daß gelegentlich zu den zerstörungsfreien gerechnet wird, erfolgt zwischen zwei in den Stamm geschraubten Bolzen eine akustische Laufzeitmessung oder akustische Impedanzmessung, indem ein Bolzen mittels Impulshammer angeklopft und mit einem Beschleunigungsaufnehmer am zweiten Bolzen das Antwortsignal erfaßt wird. Durch Vergleich mit den theoretischen Laufzeitwerten, die sich aus Baumdurchmesser und Ausbreitungsgeschwindigkeit errechnen lassen (es existiert umfangreiches Tabellenmaterial), kann auf innere Defekte geschlossen werden, wobei jedoch keine Aussage zur Schadensart möglich ist (Primärbericht 8/93 des Kernforschungszentrum Karlsruhe K. Bethge, C. Mattheck, G. Thun: "Ein Katalog der Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Stoßwellen in defektbehafteten Holzquerschnitten").

Eine bekannte Anordnung ohne besondere Ankopplungsmittel zur Prüfung von Werkstücken, wobei in einer Variante die Funktion des Empfängerwandlers von dem als Schlagwerk ausgebildeten Senderwandler mit übernommen wird, werden die durch periodische Schläge des Sendewandlers auf die Werkstückoberfläche an Fehlerstellen innerhalb des Werkstückes angeregten breitbandigen Schallwellen an der Oberfläche des Werkstücks detektiert und angezeigt (DE GM 93 16 822).

Ein gleichartiges System für den Nachweis von Materialfehlern benutzt piezoelektrische Beschleunigungsmesser als Vibrationserreger und Vibrationssensor, die im Abstand an einem zu untersuchenden Aufbau lösbar angebracht sind, wobei eine Analyse der im Aufbau durch Vibration erzeugten Wellen erfolgt, um dadurch Defekte oder Fehler im Aufbau ausfindig zu machen (DE OS 38 02 138).

Gemäß DE PS 35 45 889 wird bei einem Verfahren zur Bestimmung der Dichte und der Module des Materials eines Bauteiles zunächst die Geschwindigkeit von Longitudinalwellen im Material des Bauteils erfaßt. Auf eine Materialoberfläche des Bauteils wird ein Material mit bekannter Dichte und bekannter Longitudinalwellengeschwindigkeit aufgebracht. Danach wird die Grenzfläche zwischen dem bekannten Material und dem Material des Bauteils mit Longitudinalwellen beschallt und die Amplitude der an der Grenzfläche der beiden Materialien reflektierten Longitudinalwellen erfaßt. Schließlich wird das in Einschallrichtung zweite Material der Grenzfläche durch ein drittes Material, insbesondere Luft ersetzt und die Amplitude der an der Grenzfläche zum dritten Material reflektierten Longitudinalschallwellen erfaßt. Aus dem Verhältnis der Geschwindigkeiten der Longitudinalwellen im ersten und zweiten Material sowie dem Verhältnis der Amplituden der an den Grenzflächen reflektierten Longitudinalwellen soll die Dichte des Material des Bauteils bestimmt werden können. Wenn zusätzlich die Geschwindigkeit für Transversalwellen im Material erfaßt wird, soll es möglich sein, auch den Schermodul und den Elastizitätsmodul des Materials des Bauteils zerstörungsfrei zu bestimmen.

Wegen der An- und Auskopplungsschwierigkeiten ohne Entfernung der Rinde lassen sich diese Lösungen nicht ohne weiteres auf lebende Bäume übertragen.

Bei einem anderen bekannten Verfahren werden frequenzvariierte Schallwellen in Richtung der Fasern eines Holzteiles ausgesandt und die Resonanzfrequenzen und/oder die Bandbreiten der Resonanzfrequenzen werden gemessen. Dabei soll ein von Verwitterungseffekten freies Holzteil im wesentlichen harmonische Verhältnisse zwischen den Resonanzfrequenzen und relativ geringe Bandbreiten der Resonanzfrequenzen im Gegensatz zu einem Holzteil mit Verwitterungseffekten aufweisen (DE OS 3121592).

Bei einem bekannten Verfahren zur Qualitätsprüfung, bei dem die zu untersuchenden Prüfobjekte durch eine externe, impulsförmige Anregung zur Emission von Schallwellen angeregt werden, bei dem die emittierten Schallwellen in einem Schalldetektor registriert werden und bei dem auf der Grundlage des registrierten Schalls eine Einteilung der Prüfobjekte in mindestens zwei Qualitätsklassen erfolgt, wird ein neuronales Netzwerk benutzt, welchem das zur Klassifikation erforderliche Wissen in einer vorangegangenen Trainingsphase anhand eines ausgewählten Satzes von Prüfobjekten bekannter Klassifikation gelehrt wurde (DE OS 42 07 728; DE OS 43 30 752).

Es sind zahlreiche Lösungen zur Vermeidung von Prellschwingungen bei der Verwendung von sogenannten Impulshämmer bekannt, die in der Regel neben der Einleitung eines mechanischen Impulses bzw. Vibration in das zu prüfende Medium, ein diesem Impuls entsprechend umgesetztes elektrisches Signal unter Vermeidung von Prellverfälschungen abgeben (DD PS 2 51 203; DD PS 2 54 866; EP 0392812; EP 0141013; WO 89/07249; WO 90/13805).

Bei einem bekannten Selektionsverfahren für Resonanzhölzer wird am lebenden Baumstamm eine elektroakustische Meßstrecke eingerichtet, gebildet aus in den Stamm eingeschlagenen Schwingungskoppler mit Schwingungswandler und -Generator auf der Sendeseite und ebenfalls mittels Schwingungskoppler, -Wandler und Meßverstärker auf der Empfangsseite. Aus der Ermittlung körperschalltypischer, elektroakustischer Meßwerte, wie Eigenresonanzen, Dämpfung, Oberwellengehalt, Laufzeit und elektrischen Leitvermögen der zwischen den Kopplern befindlichen Biomasse des Baumes soll auf seine Eignung als Resonanzholz geschlossen werden (DD PS 20 9 530).

Es ist eine Methode zur Überwachung der Standsicherheit von hölzernen Leitungsmasten bekannt, bei der das Frequenzband bis zur 5. Oberwelle bei einer Anregung mit der natürlichen Vibrations-Resonanzfrequenz als elektrisch gewandeltes Signal erfaßt, digitalisiert und in einem Computer ausgewertet wird (EP 0379622).

Bei einem bekannten Ultraschall-Meßverfahren wird zwischen zwei Ankoppelflächen für Geber und Sensor die Laufzeit und Dämpfung gemessen. Dazu muß die Rinde an den Ankoppelflächen entfernt werden. Holzfehler können erkannt aber nicht differenziert werden. (Brandt, M. 1987 : "Anwendung der Ultraschall-Prüftechnik zur Stammfäulediagnose an stehenden Fichten", Diplomarbeit der forstwirtschaftlichen Fakultät der Universität Freiburg).

Bei einem bekannten Ultra-Schallverfahren soll es möglich sein, die Faserstruktur bzw. - Richtung am lebenden Baum zu bestimmen, indem an einer Stelle des Stammes Ultraschall eingeleitet wird und an verschiedenen Empfangspunkten ausgekoppelt wird und Laufzeitunterschiede ausgewertet werden (WO 91/19194).

Als zerstörungsfreies Verfahren ist der Einsatz eines Computer-Tomographen bekannt, mit dem der Baumstamm in mehreren Richtungen mit Kernstrahlen durchstrahlt wird. Mit einer oder mehreren Sonden auf der Gegenseite wird die auftretende Absorption ermittelt. Die als Funktion der Richtung gemessenen Absorptionskoeffizienten werden anschließend von einem Computer zu einem dreidimensionalen Absorptionsprofil verrechnet, das recht genaue Aussagen zu Ort und Art des Fäulebefalls zuläßt (WO 91/05245; DD PS 2 23 534).

Die Radioisotopenmethode unterscheidet sich lediglich in der Art der Erzeugung der elektromagnetischen Wellen von den Röntgenverfahren, es wird eine radioaktive Substanz anstatt einer Röntgenröhre verwendet (United States Department of Agriculture - Forest Service ed. 1972: "Y-Ray units help diagnose tree problems", Research Paper NE/17).

Es ist auch bekannt, mittels Mikrowellendiagnostik (1981) die von elektromagnetischen Eigenschaften des Holzes beeinflußte Anisotropie zu nutzen und die magnetische und elektrische Permeabilität, Transmission, Reflexion, stehende Wellen und Streuungen zu messen und auszuwerten.

Die Kernspintomographie ist neben der Okulardiagnose die einzig wirklich zerstörungsfreie Methode zur Holzuntersuchung. Sie ruft, im Gegensatz zu allen oben genannten Verfahren, keine chemischen Veränderungen im untersuchten Holz hervor, da sie nur mit dem magnetischen Moment (Spin) der (Wasserstoff-)Atome wechselwirkt. Damit können Holzfehler zwar erkannt aber nicht differenziert werden (Kucera, L. J. 1986: "Kernspintomographie und elektrische Widerstandsmessung als Diagnosemethoden der Vitalität erkrankter Bäume" Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen 137 (8): 673-690).

Bei der Wertung vorgenannten Standes der Technik ist zu bedenken, daß alle Bohrverfahren den Nachteil besitzen, vor allem im Vergleich zur Tomographie, daß die Meßgrößen und ihre Wertung nur über die Strecken der meist radialen Bohrungen festgestellt werden können. Allen akustischen Anordnungen und Verfahren haftet der Nachteil einer etwa nur bei 50% liegenden Treffsicherheit bei der Ermittlung von Faulstellen im Holz an.

Nachteilig an den Tomographie-Verfahren sind die enormen Kosten und die große Meßzeit sowie die Unhandlichkeit im Forst.

Der Densitomat liefert als einziges Gerät, das sich relativ einfach handhaben läßt, brauchbare Ergebnisse. Jedoch zieht man in Betracht, daß sein Vorläufer, der Zuwachsbohrer, seit fast einem halben Jahrhundert bekannt ist, so stellt sich die Frage, warum beim heutigen Stand der elektronischen Meßtechnik die Fachwelt kein moderneres Gerät vorgeschlagen hat. Betrachtet man die Fülle der Lösungsvorschläge,so fällt es auf, daß die Fachwelt bisher nach einer determinierten Funktion Y=F(X) gesucht hat, die den Fäulegrad X eindeutig auf ein Merkmal Y (z. B. die Laufzeit eines Ultraschallsignals) abbildet und dabei blind gegenüber der Tatsache war, daß ein solcher Zusammenhang gar nicht existieren kann, weil eben Holz ein anisotroper Werkstoff ist.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, bekannte Merkmale zur Schadensdiagnose an Hölzern mit modernen Prinzipien der Vibroakustik, Echtzeitsignalanalyse und objektiven als auch subjektiv erfaßten Randbedingungen so zu kombinieren, daß die Treffsicherheit erhöht, die Aussage über Schadensart und deren Umfang verfeinert, die Ergebnisse schnell rechnergestützt ermittelt und zur Steuerung des Schadensdiagnoseverfahrens selbst als auch für anschließende Verarbeitungsprozesse bereit stehen.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Das Hauptmerkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf dem bekannten Prinzip der Anregung eines Systems durch Impulse und Auswertung der von einem oder mehreren Signalaufnehmern wiederholt aufgenommenen Antwortsignale durch ein entsprechendes Verarbeitungssystem.

Durch die impulsförmige, d. h. breitbandige Anregung breitet sich zum einen im Inneren des Baumes eine Körperschallwelle mit weitem Frequenzspektrum aus, zum anderen wird der Baum als schwingendes Gebilde in seinen Eigenfrequenzen angeregt. Diese Vorgänge können durch einen Parametersatz beschrieben werden, der sowohl die spektralen als auch Eigenschaften im Amplituden-Zeitbereich umfaßt und durch eine Fülle weiterer Größen aus dem physikalischen Umfeld komplettiert wird. Die Unterschiede zwischen den Parametersätzen gesunder und kranker Bäume werden letztlich zu der gesuchten Aussage verknüpft.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, durch fortgeschrittenste Technologien eine Auswertung so zu ermöglichen, daß Systemanregung, Messung und Bewertung im Dialog vor Ort auch unter verschiedensten Umweltbedingungen erfolgen kann. Dabei wird eine völlig neue Qualität dadurch erreicht, daß die Algorithmen der Merkmalsbildung und Entscheidungsfindung mit dem System im Dialog vor Ort angelernt und über die Lebensdauer gefestigt und weiterentwickelt werden.

Der großen Streubreite von Randbedingungen (z. B. Temperatur, Luftfeuchte, Feuchtegehalt und pH-Wert im Holz, jahreszeitliche Schwankungen) wird neben weiteren Maßnahmen dadurch Rechnung getragen, daß der Algorithmus der Merkmalsbildung und Entscheidungsfindung die Möglichkeit der Einbindung zusätzlicher objektiver (z. B. Temperatur, Luftfeuchte) und subjektiver erfaßter Daten (Beschaffenheit der Rinde, Farbe des Holzes, Faserigkeit, Festigkeit, Astigkeit usw.) ermöglicht.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird die Einbeziehung subjektiver Bewertungskriterien in die Merkmalsbildung und Entscheidungsfindung sein. Dies ist auch gerade deshalb wichtig, da der Naturstoff Holz auch nach entsprechender industrieller Verarbeitung nicht als ein in seinen Eigenschaften gleichmäßiges Material angesehen werden kann. Als besonders vorteilhaft wird das zerstörungsfreie Klopfen von noch in der Natur wachsenden Bäumen angesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 die Systemkomponenten für einen typischen Einsatzfall,

Fig. 2 die Prinzipdarstellung eines mechanisch kompakten Sondenklopfers zur Signalanregung und -gewinnung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht eine Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens am lebenden Baum aus einem handlichen Sondenklopfer 1 und einem tragbaren Analysator 2.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipanordnung des Sondenklopfers 1, an Hand dessen das erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden soll, wobei diese jedoch keinesfalls die Erfindung in ihrer Umsetzung in eine Vorrichtung einschränken soll.

Mittels eines Federmassesystems 3; 4 wird eine faserverdrängende Empfangs-Sonde 5 unter Zwischenschaltung von Dämpfungsmittel 6 mit prellfreien, definierten, mechanischen Schlägen in den Stamm getrieben. Die wiederholte Vorspannung des Federmassesystems 3; 4 erfolgt mittels motorgetriebener Gewindespindel 7, deren Spannmuttern 8 steuerbare Klinken 9 zur Mitnahme bzw. Freigabe der Federmassesysteme 3; 4 aufweisen. Die für das Erreichen einer vorgegebenen Eindringtiefe L benötigte Anzahl von Schlägen konstanter Kraft dF wird durch einen Zählvorgang digital erfaßt. Ab einer bestimmten Eindringtiefe wird in gleicher Weise eine zweite faserverdrängende Sender-Sonde 10 achsparallel in den Stamm getrieben. Dabei wird mittels der Empfangs-Sonde 5 zwischen den Schlägen die innere Holztemperatur T und mittels der Sender-Sonde 10 zwischen den Schlägen die Wasserstoffionenkonzentration pH im Holz gemessen. Gleichzeitig werden zwischen beiden Sonden unter Wechsel der Polarität eines eingeprägten Gleichstromes I_+/- jeweils zwei Stromspannungsverhältnisse gemessen.

Die Sonden 5; 10 gleiten durch ringförmige, körperschallisoliert angeordnete Beschleunigungsaufnehmer 11; 12, die nach Erreichen einer gewählten Eindringtiefe magnetisch über die Magnetflächen MF an die Bolzen angekoppelt werden. Diese Maßnahme ist notwendig, damit die Beschleunigungsspitzen beim Einschlagen der Sonden 5; 10 diese hochempfindlichen Aufnehmer 11; 12 nicht zerstören, jedoch bei der eigentlichen Messung eine hohe Empfindlichkeit des Aufnehmers 11 gewährleisten. Bei Erreichen einer bestimmten, von den bisher ermittelten Meßergebnissen abhängigen Eindringtiefe der ersten Empfangs-Sonde 5, wird diese von dem Bolzenschußgerät körperschallmäßig entkoppelt und mit dem empfindlichen Beschleunigungsaufnehmer 11 in oben geschilderter Weise gekoppelt. Nunmehr kann sie mehrere Impulsantworten der durch die restlichen Eintriebschläge der zweiten Sender-Sonde 10 initiierten Eigenschwingungen des Stammes erfassen, die durch Mittelwertbildung im Analysator 2 zu einer sicheren Aussage gemittelt werden.

Sobald die Sender-Sonde 10 auf die gleiche Tiefe eingedrungen ist, wird aus der Anzahl N der Kraftstöße dF und der Eindringtiefe L (Summe dL=L) der Eindringwiderstand

E=N_*dF/L

bestimmt. Die Zahl N folgt aus dem Zählvorgang. Anschließend wird nach der magnetischen Ankopplung des Sender-Aufnehmers 12 ein letzter Kraftimpuls ausgelöst, der eine akustische Laufzeitmessung startet.

Die Empfänger-Sonde 5 ist bis auf die elektrisch leitfähige Thermofühler-Spitze mit einem Isoliermantel versehen. Die andere Sender-Sonde 10 ist ebenfalls bis auf die elektrisch leitfähige pH-Messer-Spitze gleichermaßen mit einem Isoliermantel versehen, ansonsten sind die Sonden 5; 10 jedoch elektrisch leitend, und im Kern führen sie die Meßleitungen T; pH. Abschließend werden die Sondenmessungen nochmals durchgeführt und nach Verarbeitung und Verknüpfung aller gewonnenen Meßergebnisse erfolgt die Endaussage, beziehungsweise Steuerung nachfolgender Verarbeitungsprozesse. Nach Abschluß dieser Vorgänge werden die beiden Bolzen automatisch aus dem Holzkörper entfernt.

Es wurde gefunden, daß die wesentlichen Eigenschaften aus der Systemantwort entnommen werden können, so daß bei der Auswahl und Realisierung zusätzlicher Meßdaten im Laufe des Lernprozesses auf ein Minimum und einfache praxistaugliche Lösungen orientiert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, den Rat und die Erfahrung von Holzfachleuten einzubeziehen und durch Untersuchungen auf Anwendbarkeit zu prüfen. Eine Mehrfachanordnung von Signalaufnehmern kann in Sonderfällen z. B. bei sehr alten Bäumen mit großem Stammdurchmesser notwendig sein.

Einer Auswahl und Einbindung zusätzlicher subjektiv erfaßter Daten (Beschaffenheit der Rinde, Farbe des Holzes, Faserigkeit, Festigkeit, Astigkeit usw.) kann bei der Realisierung der Erfindung besonderes Augenmerk gewidmet werden, da es die Erfindung gestattet, subjektives Fachwissen beim Lernvorgang in den Entscheidungsprozeß einzubringen. Es werden Vorrichtungslösungen möglich, die im praktischen Einsatz einfache und eindeutige Bedienhandlungen verlangen. Für die Eingabe weniger Zusatzinformationen gestattet die Erfindung die Spracheingabe als eine effektive Lösung.

Um die Verknüpfung der objektiven Meßdaten mit der vorhandenen angelernten Wissens- und Entscheidungsbasis und den subjektiven Bewertungen des Fachmanns vor Ort realisieren zu können, gestattet die Erfindung den Einsatz einer entsprechenden Hard- und Software, die höchsten Anforderungen an Echtzeitfähigkeit und Flexibilität genügt. Der erforderliche Leistungsumfang bedingt den Einsatz modernster Technologien der Signalgewinnung und -verarbeitung mit Mikroprozessoren und digitalen Signalprozessoren (DSP) und die Anwendung einer neuen Qualität bei der Softwaregestaltung zur Klassifikation und Merkmalsbildung. Als Endprodukt gestattet die Erfindung die Realisierung eines mobilen Analysator mit Stromversorgung durch integrierte Akkus. Dabei kann dieser zum einen als vermarktungsfähiges Zwischenergebnis für den Sägewerkseinsatz, zum anderen zur Schaffung der Datenbasis und für Laboruntersuchungen konzipiert sein.

Da der tragbare Analysator erst bei Vorhandensein einer umfassenden Datenbasis seine volle Leistungsfähigkeit erreicht haben wird, läßt sich durch Reduktion des Softwareumfangs ein weiteres vermarktungsfähiges Zwischenergebnis abspalten, nämlich ein sogenannter Standfestigkeitsanalysator zur Prüfung der Standsicherheit von Park- und Alleebäumen.

Claims (1)

1. Verfahren zur Untersuchung des inneren Zustands von Hölzern, insbesondere auf das Erkennen von Rotfäule am lebenden Baum und am liegenden Stamm, im Forst als auch im Sägewerk, auch bei nicht sichtbarer Schädigungen am verbautem Holz, wobei

   • - nachfolgende Verfahrensmerkmale in Abhängigkeit vorausgegangener Meßergebnisse variiert und
   • - Meßergebnisse mit Hilfe entsprechend gespeicherter Parametersätze unter Einbeziehung von Randbedingungen, wie vorzugsweise Temperatur (T), Luftfeuchte, Feuchtegehalt im Holz, Wasserstoffionenkonzentration im Holz (pH), Beschaffenheit der Rinde, Farbe des Holzes, Art, Alter und Astigkeit des Holzes, sowie Jahreszeit der Messung zu unterschiedlichen Parametersätzen und Aussagen verknüpft werden, wobei
   • - mittels einer handlichen Vorrichtung (1) eine erste faserverdrängende Sonde (5) mit prellfreien, definierten mechanischen Schlägen (3;4) in das Holz getrieben wird,
   • - die zum Erreichen einer vorgegebenen Eindringtiefe (L) benötigte Anzahl (N) von Stößen der Kraft (dF) gemessen und davon abhängig nachfolgend
   • - in gleicher Weise eine zweite faserverdrängende Sonde (10) achsparallel in das Holz getrieben wird,
   • - mittels der einen Sonde (5) zwischen den Schlägen die innere Holztemperatur (T),
   • - mittels der anderen Sonde (10) zwischen den Schlägen die Wasserstoffionenkonzentration (pH) im Holz
   • - und zwischen beiden Sonden (5; 10) unter Wechsel der Polarität eines eingeprägten Gleichstromes (I_+/-) zwei Stromspannungsverhältnisse gemessen werden,
   • - bei Erreichen einer bestimmten, von den bisher ermittelten Meßergebnissen abhängigen Eindringtiefe der ersten Sonde (5) diese von der Vorrichtung (1) körperschallmäßig entkoppelt und mit einem empfindlichen Beschleunigungsaufnehmer (11) gekoppelt wird, wonach sie als Empfängersonde (5) mehrere Impulsantworten der durch die restlichen Eintriebschläge der zweiten Sonde (10) initiierten Eigenschwingungen des Holzes erfaßt, die durch Mittelwertbildung zu einer sicheren Aussage verknüpft werden,
   • - bei Erreichen gleicher Eindringtiefe die zweite Sonde (10) entsprechend der ersten Sonde (5) auf einen empfindlichen Beschleunigungsaufnehmer (12) umgekoppelt und mit verminderten Impulsschlag zwischen beiden Sonden (5; 10) eine Laufzeitmessung vorgenommen wird,
   • - abschließend die Sondenmessungen nochmals durchgeführt werden und
   • - nach Verarbeitung aller gewonnenen Meßergebnisse die Endaussage beziehungsweise Steuerung nachfolgender Verarbeitungsprozesse erfolgt.