DE19629400A1

DE19629400A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des inneren Zustandes von Bäumen durch das Messen von Umfang und Berechnung der Querschnittsform, der Trägheits- und Widerstandsmomente sowie der Hauptachsen mit anschließendem Vergleich

Info

Publication number: DE19629400A1
Application number: DE1996129400
Authority: DE
Inventors: Juergen-Michael Dr Ing Wenzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-20
Filing date: 1996-07-20
Publication date: 1998-01-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Prüfen des inneren Zu standes von lebenden Bäumen, bei dem der Umfang des Baumes und seine Querschnittsform an einer oder mehreren Höhen über dem Boden bestimmt werden und aus der Querschnitts form bei nur einer Messung und dem Vergleich der einzelnen Umfänge und Querschnittsformen bei mehreren Messungen durch die Abweichungen von den zu erwartenden Maßen und Formen bei einer vorliegenden Erkrankung oder Beschädigung auf sol che geschlossen wird.

Bevor invasive Verfahren zur Untersuchung der inneren Struk tur von Bäumen angewendet werden sollen, ist es geboten, den Baum visuell zu erfassen. Hierbei hilft die Erkenntnis, daß ein Baum gerade dort und soviel Substanz aufbaut, wo er die se für sein Überleben braucht. Ein Baum besitzt damit eine natürliche Fähigkeit, Krankheiten und Beschädigungen durch einen angepaßten Wuchs zu kompensieren.

Unter dieser Voraussetzung ist die äußerliche Gestalt im Ganzen und die Querschnittsform seines Umfangs an jeder Stelle im Einzelnen zur Aussage hinsichtlich seiner inneren Struktur heranzuziehen. Bereits nach seiner durchschnittli chen Belastung durch Wind und Wetter wird ein Baum sich ent sprechend ausrichten. Obwohl weder seine Windwiderstandsflä che, seine bewegten Lasten aus Ästen, Zweigen und Blättern noch die Kraftangriffspunkte oder gar Kraftgrößen jemals ge nau ermittelbar sein werden, gilt aber nach seiner biologi schen Anpassungsfähigkeit, daß der Stamm in der Regel unten dicker als oben ist. Auch seine Querschnittsfläche hat das größte Widerstandsmoment in Richtung der Hauptbelastungs richtung, wenn sein Wuchs nicht durch äußere Umstände weiter beeinflußt wurde.

Diesen Umstand macht sich die erfindungsgemäße Lösung zur Bestimmung des inneren Zustandes von Bäumen zunutze. Nach der Erläuterung ist also die Bestimmung des Umfanges und der zugehörigen Querschnittsform eines Baumes durchaus aussage fähig bezüglich seiner inneren Struktur, ohne daß man den Baum hierzu beschädigen muß. Die erfindungsgemäße Lösung liegt also in dem hiermit vorgeschlagenen Verfahren, den Um fang eines Baumes durch Laufrollen mit einem festen Achsab stand durch deren Abrollweg zu messen, gleichzeitig ein Maß für die Baumkontur durch die Messung einer Tiefe relativ zur momentanen Lage der durch die Laufrollen gezogenen Achse zu gewinnen und hieraus nach einem Rechenalgorithmus die Form des Querschnittes, die Trägheits- und Widerstandsmomente so wie die dazugehörigen Hauptachsen zu berechnen. Weist schon allein eine Querschnittsform in der Regel auf Krankheiten oder Beschädigungen im Bauminneren hin, so kann man mit der Ermittlung von z. B. drei Querschnitten mit einem gleichen Abstand nach dem Strahlensatz Kraftangriffspunkt und Hebel arm unbekannt lassen und dennoch durch einen Flächenver gleich feststellen, ob der Baum seine Querschnittsform nach Einflüssen aus Krankheit oder Beschädigung angepaßt hat Eine fragwürdige bzw. nicht erklärbare Querschnittsverände rung läßt zwar zunächst keine Standsicherheitsbeurteilung zu, zeigt aber den Ansatzpunkt für invasive Verfahren an.

Die Vorrichtung zum beschriebenen Verfahren hat demzufolge Laufrollen mit bekanntem Umfang, so daß beim schlupflosen Abrollen über einen Baumumfang dieser sich als Rollenum fang multipliziert mit der Anzahl der Umdrehungen oder dem Drehwinkel ergibt. Ein Tiefenmesser in Form eines Stößels oder einer Schwinge gibt dann einen dritten Berührpunkt auf dem Baumumfang, wobei gleichzeitig die Auslenkung über einen Drehwinkel oder einen Auslenkweg gemessen wird.

In der weiteren erfindungsgemäßen Lösung der Bestimmung der inneren Struktur von Bäumen durch deren Umfänge und deren Querschnitten erhält die Vorrichtung hierzu einen entspre chend der Größe des Umfangs und der Beschaffenheit der Borke und der Querschnittsform veränderbaren Achsabstand zwischen den Laufrollen. Zusätzlich werden auch die Rollenumfänge der Laufrollen durch Wechselräder angepaßt. In der weiteren er findungsgemäßen Höhe kann auch die Führungsrolle am Stößel oder einer Schwinge in der Größe ausgewechselt werden.

Zur Lösung der Aufgabenstellung zur Erfindung einer prak tisch einsetzbaren Vorrichtung ist der Tiefenmesser teles kopierbar zur Verringerung der Baumaße.

Die weitere erfindungsgemäße Lösung zum Aufbau der Vorrich tung erfaßt mit Hilfe elektronischer Meßwertaufnehmer die Umdrehungen oder den Drehwinkel der Laufrollen beim Abrollen auf dem Umfang. Ebenso wird der Auslenkweg des Tiefenmesser durch einen elektronischen Meßwertaufnehmer für den Weg oder den Drehwinkel gemessen. Diese Meßsignale werden in digita ler Größe mittels Datenleitungen in einem Computer geleitet, welcher nach bestimmtem Rechenalgorithmus den Umfang, die Querschnittsform, die Trägheits- und Widerstandsmomente mit den Hauptachsenrichtungen und Abweichungen von den bei nor maler Baumstruktur zu erwartenden Größen berechnet.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung kann die Vorrich tung die aufgenommenen Meßdaten drahtlos zum Computer sen den, wodurch auch ungünstigere Meßhöhen problemlos gewählt werden können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsge mäßen Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Bestimmung der inneren Struktur von Bäumen ohne Beschädigung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Konturmeters.

Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Vorrichtung besteht aus einem handlichen ausgeformtem Griff 1. An diesem Griff sind die Hebel 2 und 7 in Drehlagern 3 und 8 zur Befestigung der Laufrollen 4 und 9 angelenkt.

Im Ausführungsbeispiel wird mittels Nocken 5 ein Mikroschal ter 6 nach jeder Rollenumdrehung einmal betätigt. Das Signal des Mikroschalters hält den zu diesem gehörenden momentanen Auslenkweg einer Stößelrolle 10 fest. Die Stößelrolle ist mittels gefedertem Teleskop 11 genau senkrecht und in der Mitte der die beiden Laufrollen verbindenden Achse beweglich gelagert. Hierdurch erhält man die einfachste geometrische Bestimmung der Umfangsausbildung aus sprunglos aneinander anschließende Teilmeßstrecken.

Der Auslenkweg wird im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Zahnriemen 12, welcher über die Umlenkrollen 13 und 14 mittels Feder 15, welche im Hebel 8 das Gegenlager besitzt, auf einen elektronischen Drehwinkelgeber z. B. in Form eines Potentiometers über ein Zahnrad 16 übertragen und gemessen. Die Feder 15 ist wesentlich schwächer als die Federwirkung des Teleskopes und dient nur der straffen Fixierung des Zahnriemens 12. Hierdurch ist die stetige Anpreßkraft der Führungsrolle 10 am Stößel auf den Baumumfang als Tiefenmes ser gewährleistet.

Die Veränderung des Laufrollen-Achsabstandes wird im Ausfüh rungsbeispiel der Vorrichtung durch eine Schwenkung der He bel 2 und 7 für die Laufrollen 4 und 9 so durchgeführt, daß die senkrechte mittlere Tiefenmesserlage erhalten bleibt, s. Position 17. Hierdurch wird das Rechnerprogramm zur Berech nung der einzelnen Größen wesentlich vereinfacht.

Bezugszeichenliste

1 Griff
2 Hebel
3 Drehlager
4 Laufrolle
5 Nocken
6 Elektronischer Mikroschalter
7 Hebel
8 Drehlager
9 Laufrolle
10 Stößelrolle
11 Federteleskop
12 Zahnriemen
13 Umlenkrolle
14 Umlenkrolle
15 Feder
16 Elektronischer Drehwinkelgeber mit Zahnrad.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des inneren Zustandes von leben den Bäumen, bei dem der Umfang des Baumes und seine Quer schnittsform an einer oder mehreren Höhen über dem Boden bestimmt werden und aus der Querschnittsform bei nur ei ner Messung und dem Vergleich der einzelnen Umfänge und Querschnittsformen bei mehreren Messungen durch die Ab weichungen von den zu erwartenden Maßen und Formen bei einer vorliegenden Erkrankung oder Beschädigung auf sol che geschlossen wird,
dadurch gekennzeichnet,

- daß ein Konturmeter mit Laufrollen mit einem festem Achsabstand um den Baumstamm geführt wird, die Abroll wege einer oder mehrere Rollen zum Umfang summiert werden,
- daß gleichzeitig eine Tiefe zum Baumumfang in Abhän gigkeit von der momentanen Lage der durch die Laufrol len gezogenen Achse gemessen wird und
- daß nach einem Rechenalgorithmus hieraus die Form des Querschnittes, die Trägheits- und Widerstandsmomente sowie die dazugehörigen Hauptachsen berechnet werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß der Abrollweg der Laufrollen durch den Laufrollen umfang und deren Umdrehungen und/oder Drehwinkel be stimmt wird, und
- daß der Auslenkweg eines gefederten Stößels oder einer Schwinge durch deren Lagebeschreibung die Umfangskon tur bestimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsabstand der Laufrollen und die Laufrollen durchmesser zur Anpassung an kleinere und größere Baum umfänge variiert werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Tiefenmessung benutzten Stößel oder eine Schwinge teleskopierbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungen und/oder Drehwinkel einer oder meh rerer Laufrollen und der Verschiebeweg der als Tiefen messer eingesetzten Stößel oder Schwinge durch elektro nische Meßwertaufnehmer erfaßt werden sowie nach einer Umwandlung in digitale Meßsignale zur Berechnung der Querschnittsformen nach einem Rechenalgorithmus mittels Datenleitungen in einen Computer geleitet werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung zum Computer drahtlos erfolgt.