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Verfahren zum Feststellen von Fehlern in Holz und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich au£ ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur optischen Feststellung und insbesondere auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zwm Feststellen von Fehlern in gesägtem oder gehobel-tem Holz.Speziell
bezieht sich die Erfindung auf die Feststellung von Fehlern wie Ästen, Blaufäule
und gewisse Arten von Fäulnis, damit ein automatisches Klassifizieren von Holz erleichtert
wird.
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Die Feststellung dieser äußeren Fehler an Hand eines direkten sichtbaren
Bildes der Holzoberfläche stellt ein äußerst schwieriges Nustererkennungsproblem
dar. Dies gilt insbesondere, weil Aste,(die verschiedene geometrische Formen haben
können, beispielsweise Stirnäste, runde Äste, ovale Äste, längsgeschnittene Äste,
kleine Stiftäste usw.) Farb-und Tönungseigenschaften aufweisen können, die einen
sehr weiten Dynamikbereich umfassen. Der Kontrast zwischen Astholz und seiner Umgebung
ist gewöhnlich äußerst klein und zeitweise sogar negativ. Beispielsweise kann Frühholz
(das
gewöhnlich fälschlicherweise als Maserungslinien bekannt ist)
photometrisch von Astholz im gleichen Stück nicht unterscheidbar sein. Da Äste Schnitte
von Baumzweigen sind, enthalten sie auch selbst Frühhalz, was zu starken Tönungsschwankungen
innerhalb des gleichen Astes Anlaß gibt.
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Wegen der oben angegebenen Effekte kann mittels einer punktweise durchgeführten
optischen Untersuchung Astholz nicht von normalem Holz getrennt werden; die Astholzfeststellung
unter alleiniger Anwendung bekannter Mustererkennungsverfahren erfordert umfangreiche
Untersuchungen der umgebenden Fläche in räumlicher Hinsicht und-hinsichtlich der
Tönung.
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Das bedeutet, daß eine Stelle nur dann als Astholz angesehen werden
kann, wenn eine sehr große Fläche rund um die Stelle betrachtet wird, um zu versuchen,
die üblicherweise Ästen zugeordneten räumlichen und tönungsmässigen Eigenschaften
zu identifizieren, wobei der Bereich der Ast-Urformen extrem umfangreich und schlecht
definiert ist.
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Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß eine Astgrenze, d.h.
die Stelle, an der normales Holz in Astholz übergeht, sogar für einen menschlichen
Beobachter nicht klar ist. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich aus der Art der
Holzoberfläche, beispielsweise bei gesägtem, gehobeltem, astfreiem, ausgebleichtem
Holz usw.; viele der oben genannten Faktoren tragen dazu bei,die Feststellung der
zuvor erwahnten Holzfehir zu erschweren.
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Nach der Erfindung ist das Verfahren zum Feststellen von Fehler in
gesägtem oder gehobeltem Holz, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Fläche des Holzes
Licht gestrahlt wird,und daß das aus dem Holz an einer vom Eintrittsbereich entfernt
liegerw Austrittstelle austretende Licht mittels einer Lichtdetektorvorrichtung
untersucht wird, wobei ein Fehler
in dem Holz zwischen dem Eintrittsbereich
und dieser Stelle abhängig von dem austretenden Licht angezeigt wird.
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Auf diese Weise erzeugt ein Holzfehler im Lichtübertragungsweg eine
Dämpfung des austretenden Lichts, die zur Anzeige des Vorhandenseins des Holzfehlers
festgestellt werden kann.
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In das Holz eingestrahltes Licht breitet sich längs der Maserung durch
das fehlerfreie Holz aus und es tritt mit einer Intensität wieder aus, die mit dem
Abstand vom Eintritts bereich abnimmt. Licht, das sich längs der Maserung ausbreitet,
wird jedoch wesentlich weniger gedämpft als Licht, das auer zur Maserung wandert.
Es ist daher wiinschenswert, aus dem Holz austretendes Licht an einer Stelle festzustellen,
die im wesentlichen entlang der Längsachse der Maserung im Abstand vom Eintrittsbereich
liegt. Dadurch wird eine zweckmässige Feststellung von Holzfehlern einfacher, da
bei einer solchen Anordnung, bei der Licht längs der Maserung übertragen wird, ein
größerer Kontrast zwischen dem Licht, das durch fehlerfreies Holz gewandert ist,
und Licht, das durch einen Holzfehler gedämpft worden ist, vorhanden ist.
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Nach der Erfindung ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahres
gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die in das zu untersuchende Holz in einem
Eintrittsbereich Licht strahlt, eine Lichtdetektorvorrichtung zum Feststellen des
Lichts, das an einer vom Eintrittsbereich entfernten Austrittstelle aus I-Iolz austritt,
und zum Erzeugen eines ersten elektrischen Signals abhängig von dieser Feststellung,
eine Vorrichtung zum Brzeugen eines zweiten elektrischen Signals oder Bezugssignals
und eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des ersten elektrischen Signals mit
dem zweiten elektrischen Signal und zur Abgabe eines vom Vergleichsergebnis abhängigen
Ausgangssignals,
das mit der Eigenschaft des zu untersuchenden Holzes
in Be-Beziehung steht.
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Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart
ausgebildet, daß eie lichtundurchlässige Trennwand vorgesehen ist, die auf einer
Seite mit einer Lichtübertragungsvorrichtung und auf der anderen Seite mit der Lichtdetektorvorrichtung
zur Erzeugung des ersten elektrischen Signals versehen ist, und daß der Lichtdetektorvorrichtung
ein Schwellenwertdetektor zugeordnet ist, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das
elektrische Signal aus der Lichtdetektorvorrichtung in einer vorbestimmten Beziehung
mit einem voreingestellten Schwellenwertsignal steht, das das zweite elektrische
Signal bildet.
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Die Vorrichtung kann von Hand oder automatisch in einem vorbestimmten
Abstand von dem zu untersuchenden Holz gehalten werden. Ein t t scher Abstand beträgt
etwa 1 cm oder weniger, während eine ypische Dicke der Trcnnwand oder ein typischer
Abstand zwischen er Lichtübertragungsvorrichtung und der Lichtdetektorvorrichtung
in der Größenordnung von 2 mm liegen kann.
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Es sind Vorrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe ein Bild der zu
untersuchenden Holzoberfläche über die Detektorvorrichtung geführt werden kann,
wenn das Holz an der Arbeitsstation vorbeibewegt wird, an der sich die Untersuchungsvorrichtung
befindet.
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Die Detektorvorrichtung kann aus mehreren Photodioden oder anderen
lichtempfindlichen Bauelementen bestehen, die zur Bildung eines Feldes nebeneinander
Seite an Seite angeordnet sind und sich quer über einen Untersuchungsdurchlaß erstrekken,
durch den das zu untersuchende Holz geführt wird.
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Das zweite elektrische Signal kann auch von einer weiteren Lichtdetektorvorrichtung
geliefert werden, die auf Licht anspricht, das in einer Richtung durch das Holz
vom Sintrittsbereich aus übertragen wird, die im wesentlichen senkrecht zu der Richtung
ist, in der Licht vom Eintrittsbereic zu der Austrittsstella übertragen wird und
an einem weiteren definierten Bereich austritt.
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Auf diese Weise wird Licht vorr Eintrittsbereich längs der Maserung
des Holzes zu der Austrittsstelle übertragen, während es zu dem weiteren definierten
Bereich quer zur Maserung übertragen wird oder umgekehrte Da sich in gubemHolz Licift
leichter längs der Maserung als quer dazu aubreitet, ergibt ein Vergleich zwischen
der Lichtintensität an der Åustri t tsstelle und an dem weiteren definierten Bereich'die
senkrecht in Bezug auf den Eintrittsbereich liegen, eine Anzeige der Eigenschaft
des dazwischenliegenden Holzes.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist gekennzeichmet
durch eine Vorrichtung zum Lenken eines Lichtflecks auf die Oberfläche des zu untersuchenden
Holzes, wobei der Lichtfleck den Eintrittsbereich darstellt, eine Fokussierungsvorrichtung
zum Fokussieren des von der von dem Lichtfleck entfernten Austrittsstelle des reflektierten
Lichts zu der Lichtdctektorvorrichtung und eine Abtastvorrichtung zum Führen des
Lichtflecks über die Oberfläche des Holzes und zum gleichzeitigen Abtasten der Lichtdetektorvorrichtung
mit dem von der Austrittsstelle reflektierten Licht.
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Eine weitere Ausführungsform dar Vorrichtung ist gekennzeichnet durch
eie weitere Lichtdetektorvorrichtung, wobei die Fokussierungsvorrichtung zum Fokussieren
des von der Stelle reflektierten Lichts auch zur Fokussierung von Licht
verwendet
wird, das von einem weiteren definierten Bereich reflektiert wird, der bezüglich
des Lichtflecks im wesentlichen senkrecht im Abstand von der Austrittsstelle liegt,
und wobei die weitere Lichtdetektorvorrichtung das zweite elektrische Signal liefert.
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Es kann auch ein weiterer Lichtdetektor vorgesehen sein, auf den von
dem Lichtfleck oder dem Bintrittsbereich relektiertes Licht mit Hilfe der Fokussierungsvorrichtung
zum Fokussieren des von der genannten Austrittsstelle reflektierten Lichts fokussiert
werden kann.
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Die Vorrichtung zur Erzeugung des Lichtflecks kann aus einem Laser
bestehen, und das von den verschiedenen Detektoren empfangene Licht kann durch ein
Filter der Wellenlänge des Lasers gelenkt werden. Beispielsweise kann ein Helium-Neon-Laser
zusammen mit einem entsprechenden Filter verwendet werden.Auf diese Weise wird von
den verschiedenen Lichtdetektoren Hintergrundlicht zum größten Teil vernachlässigt.
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Die Fokussierungsvorrichtung zum Fokussieren des Lichts, das von dem
vom Lichtfleck entfernten Bereich reflektiert wird, kann aus einem Linsensystem
bestehen.
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Die Ablenkvorrichtung kann aus einem Ablenkspiegelsystem bestehen.
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Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung kann einen weiteren Spiegel
enthalten, bei dem Licht durch ein in ihm angebrachtes Loch vom Laser über das Ablenkspiegelsystem
auf das Holz gelenkt wird, wobei der weitere Spiegel dazu verwendet wird, das vom
Holz empfangene Licht über das Ablenkspiegelsystem durch das Linsensystem zu reflektieren
und auf die Lichtdetektorvorrichtung und/oder weitere Lichtdetektorvorrichtungen
und
den weiteren Lichtdetektor zu lenken.
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Obgleich mittels einer Anordnung, bei der eine Differenzdetektion
gemäß der obigen Beschreibung angewendet wird, fast alle Arten von Holzfehlern festgestellt
werden können, ist jedoch die Unterscheidung verschiedener zarten von Fehlern ohne
weitere Vorrichtungen nicht möglich.Zur Unterscheidung zwischen-verschiedenen Fehlern
kann die Farbe des Holzes untersucht werden. Die Vorrichtung kann dazu zwei weitere
Lichtdetektoren enthalten, die auf bestimmte Farben der Bereiche des zu untersuchenden
Holzes ansprechen.
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Einem der zusätzlichen Detektoren kann ein Rotfilter zugeordnet sein,
und er kann für tiefes Rotlicht empfindlich sein, während dem anderen zusätzlichen
Detektor ein Blaufilter zugeordnet sein kann, so daß -er für Blaulicht empfindlich
ist.
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Die relativen Werte der Signale aus den zusätzlichen Detektor kennen
verglichen werden, und das Vergleichsergebnis kann zur Einordnung eines Fehlers
herangezogen werden. Ein Fehler, der mehr blaues als rotes Licht reflektiert, ist
mit grösserer Wahrscheinlichkeit ein auf Fäule beruhender Fehler, während ein Fehler
der allgemein rot ist, eher ein Ast ist.
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Signale aus den Lichtdetektoren können einer Zeichenerkennungs anordnung
zugeführt werden, so daß verschiedene Fehler auf Grund ihrer Form unterschieden
werden können. Die Anordnung kann eine Speichervorrichtung enthalten, in der sich
auf einem bestimmten Bereich des Holzes beziehende Signale gespeichert werden, die
dann zur Erkennung vorbestimmter Merkmale, die zu verschiedenen Fehlern gehören,
abgefragt werden können. Die festgestellten Merkmale können mit gespeicherten Merkmalen
und Eigenschaften vorbestimmter Fehler verglichen werden, und das Auftreten eines
vorbestimmten Fehlers kann dann abhängig vom Vergleichsergebnis angezeigt werden.
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Die Anordnung kann Einrichtungen zum Analysieren von Fehlern, die
als zu einem bestimmten Stück Holz gehörig angezeigt werden, und zum entsprechenden
Klassifizieren dieses Holzstücks versehen sein.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung machen zwar von
sichtbarem Licht Gebrauch, doch kann auch Licht im nicht sichtbaren Spektrum, insbesondere
Infrarotlicht, verwendet werden. Auch sind das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgenäße Vorrichtung besonders gut für die Feststellung von Fehlern in gescigtem
Holz geeignet, doch können sie auch zum Feststellen von Defekten und dergleichen
in anderen Materialien eingesetzt werden, die lichtdurchlässig sind.
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Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert.
Es zeigen: Fig.Ia eine teilweise im Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer Vorrichtung
zur Feststellung von Fehlern im Holz, Fig.lb eine schematische Draufsicht auf die
Vorrichtung von Fig.1a, Fig.2a eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung
zum optischen Abtasten von Holz zur Feststellung gewisser Fehler, Fig.2b eine Draufsicht
auf einen Teil der in Fig.2a dargestellten Vorrichtung, Fig.3a eine schematische
Seitenansicht einer anderen Vorrichtung zum optischen Abtasten von Holz zur Feststellung
gewisser Fehler,
Fig.3b eine schematische Draufsicht auf einen
Teil der Vorrichtung von Fig.3a, Fig.4 ein schematisches Blockschaltbild einer Detektoranordnung
und Fig.5 ein schematisches Blockschaltbild einer Maschine zur Klassifizierung vonHolz,
die von Ausgangssignalen aus der Detektoranord:nung von Fig.4 Gebrauch macht.
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Bevor die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben
wird, seien zunächst die bei der Fertstellung 0-1 Fehler in Holz auftretenden Probleme,
sowie die zugeliörige Technologie erörtert. Die Mehrheit der Zellen in Weichholz
sind Tracheide; eine Tracheid-Zenle ist eine längliche Zelle mit einer Längc vuitypischerweise
3 bis 5 mm , und sie hat ein sehr großes Schlankheitsverhältnis in der Gröenerdnung
von 50 : 1. Für die zu beschreibende Erfindung kann eine Tracheid-Zelle als ein
geschlossener Zylinder betrachtet werden. Die Zellenwanddicke schwankt beträchtlich;
sie ist in Frtihlingsholz, das durch das schnelle vacKstum zu Beginn der Wachstumsperiode
erzeugt wird, sehr dann , während sie im Sommerholz wesentlich dicker ist. Die Zellen
von Grünholz enthalten eine stärkehaltige Zuckerverbindung, die in Hartholz fester
wird, wo sie als Lignin bekannt ist und keine freien Zuckerverbindungen enthält.
Die Tracheid-Zellen sind der Anlaß für die Maserung des Holzes, wobei die Richtung
der Maserung die Längsachse der Tracheide ist.
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Wenn Licht auf die Holzoberfläche fällt, wird der Hauptanteil des
Lichts von der Oberfläche gestreut und reflektiert, und der Rest dringt in die Tracheid-Zellen
ein, in denen er von Zelleninhalt gestreut wird. Längs der Achse der Zellen gestreutes
Licht trifft natürlich auf weniger Zellenwände pro Längeneinheit als Licht, das
sich quer durch die Zellen ausbreitet0
Wenn die aus der Oberfläche
des Holzes um einen Beleuchtungsauftreffpunkt gestreute Lichtintensität graphisch
dargestellt wird, dann ergeben sich Linien mit gleichmässiger Lichtintensität, die
zeigen, daß die interne Ausbreitung stark richtungsabhängig ist, wobei ein Maximum
in Richtung der Zellenachse und ein Minimum senkrecht zur Zellenlängsachse auftritt.
Der Kontrast zwischen den Signalen längs der Maserung und den Signalen quer zur
Maserung ist (im Bereich von 50 : 1 ) in einem Abstand von 2 mm von der Beleuchtungsquelle
am größten, und es ist dieser Effekt, der zur Identifizierung von Astholz und gewisser
anderer Holzfehler ausgenutzt wird. Bei allen Astknoten tritt eine plötzlich und
große Änderung der Tracheidausrichtung auf, die völlig unabhängig von der Farbe
ist. Das bedeutet, daß ein Astknoten tatsächlich ein Schnitt durch einen Zweig ist,
der senkrecht oder nahezu senkrecht zum Baum wächst, und es tritt dabei stets eine
große Änderung der Tracheidrichtung für jeden Schnitt des Zweigs auf; dies kann
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt werden, bei dem Licht in
die Holzzellen gestrahlt wird.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und zur Feststellung von Fehlern in einem Holzstück 1 enthält eine Lichtquelle,
die im vorliegenden Beispiel eine Glühlampe 2 ist, die auf einer Seite einer Trennwand
3 angebracht ist, die einen Fuß bildet, der mit eine nde das Holzstück 1 berührt.
Auf der anderen Seite der Trennwand 3 befindet sich ein Lichtdetektor 4, der einen
Schwellenwertdetektor oder Komparator 5 speist, der an der Leitung 7 ein Ausgangssignal
abgibt, wenn das auf den Detektor 4 auftreffende Licht ein elektrisches Signal erzeugt,
das einen an die Eingangsklemme 6 angelegten Schwellenwert
übersteigt.
Die Vorrichtung ist in einem Rohr 8 enthalten; da die Trennwand 4 lichtundurchlässig
ist, wird eine optische Kopplung zwischen der Glühlampe 2 und dem Detektor 4 nur
über das Licht erzielt, das in das Holzstück 1 und langsder Holzmaserung wandert,
deren Längsachse der Pfeil 9 angibt, so daß es aus dem Holz wieder austritt und
vom Detektor 4 empfangen wird. Die Dicke der Trennwand beträgt in Richtung zur Längsachse
der Maserung etwa 2 mm.
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Dieser Abstand wurde gewählt, weil sich herausgestellt hat, daß der
maximale Kontrast zwischen dem von der Lichtquelle quer zur Maserung und dem von
der Lichtquelle längs zur Maserung wandernden Licht in einem Abstand von 2 rnm vom
Mittelpunkt der Quelle am größten ist. Der Kontrast liegt bei diesem Abstand in
der Größenordnung von 50:1 . Der Wert des Schwellensignals könnte zwar veränderlich
gemacht werden unabhängig vo mittleren Wert des vom Detektor 4 empfangenen Lichts,
da das Kontrastverhältnis von 50 :1 so groß ist, doch hat sich gezeigt,daß ein einfacher
fester Schwelle1avert für das an die Eingangsklemme 6 angelegte Signal zufriedenstellend
ist.
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Es ist zu erkennen, daß bei der Verwrendung der Vorrichtung normalerweise
eine Kopplung zwischen der Lichtquelle 3 und dem Detektor 4 über die Holzmaserung
stattfindet, doch wirdbeim Auftreten eines Astes oder bei Blaufäule oder gewisser
Arten von Fäule im Holz im Weg des Lichts zwischen dem Detektor 4 und der Glühlampe
2 die Kopplung unterbrochen oder zumindest unter den Schwellenwert herabgesetzt,
sodaß die Anzeige eines Fehlers dadurch erleichtert wird. Es kann dafür gesorgt
sein, daß die in dem Rohr enthaltene Vorrichtung zur Feststellung von Fehlern über
das Holz geführt werden kann; andrerseits können auch Anordnungen vorgesehen werden,
mit deren Hilfe ein Bild der zu untersuchenden Holzoberfläche an einem Lichtdetektor
vorbeigeführt wird.
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Zur Fehlerfestetellung kann ein Feld aus seitlich nebeneinander angeordneten
Detektoren in einer Linie quer zur Längsachse der Holzmaserung angeordnet werden,
Andrerseits kann auch ein Feld aus Photodioden vorgesehen werden, über die ein Bild
des zu untersuchenden Holzes geführt wird oder auf die ein Bild des zu untersuchenden
Holzes projiziert wird; eine solche Anordnung wird im Zusammenhang mit den Figuren
2a und 2b beschrieben.
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Nach Fig.2a und 2b wird auf ein Photodiodenfeld 10 ein streifenförmiges
Bild eines Holzstücks 12 gemäß Fig.2b projiziert, wobei das Bild mit Hilfe eines
Spiegels 14 reflektiert und durch eine Linse 13 gelenkt wird. Die bisher beschriebenen
Teile der Vorrichtung sind auf einer Seite einer lichtundurchlässigen Trennwand
15 angeordnet, auf deren anderer Seite eine Lichtquelle 16 so angeordnet ist, daß
sie im wesentlichen parallele Lichtstrahlen aussendet, die von einem Spiegel 17
so reflektiert werden, daß sie senkrecht auf die Oberfläche des Holzstücks 12 treffen.
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Da die von der Lichtquelle 16 ausgehenden Lichtstrahlen im wesentlichen
parallel zueinander verlaufen, ergeben sie eine genau definierte Grenzlinie 18,
die in Fig.2b dargestellt ist. Diese Grenzlinie liegt im Abstand von etwa 2 mm von
dem Streifen 11 auf der Oberfläche des Holzstücks 12, der auf das Feld der Photodioden
10 projiziert wird und das Bild darstellt. Die Photodioden des Feldes werden mit
Hilfe herkömmlicher elektronischer Abtastverfahren abgetastet. Es ist daher zu erkennen,
daß beim Vorbeibewegen des Holzstücks an derVorrichtung von dem Photodiodenfeld
Daten geliefert werden können, die sich auf in seiner Oberfläche auftretende Fehler
beziehen.
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Als weitere Möglichkeit kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, wie
sie in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist, bei der ein Helium-Neon-Laser 19 dazu
verwendet wird, einen zur Bildung eines Lichtflecks 22 auf die Oberfläche eines
Holzstücks 21 gerichteten Strahl 20 zu erzeugen. Die Maserungsrichtung des Holzstücks
ist durch den Pfeil 23 angegeben, und in einem Bereich, der etwa im Abstand von
2 mm vom Laser-Lichtfleck längs der Längsachse der Maserung liegt, wird ein durch
den Licht punkt 24 angegebenes Bild mit Hilfe von Spiegeln 25 und 26 reflektiert
und über eine Linse 27 zu einem Detektor oder einem DetektorSeld 28 gelenkt. Obgleich
es in Fig.3a nicht dargestellt ist, könnte der Detektor ein HeNe-FLlter aufweisen,
damit er nur auf Laser-Licht anspricht und für nicht kohärentes Licht unempfindlich
ist, das zu einem später noch zu erläuternden Zweck von einem Lichtstrahler 29 erzeugt
wird.
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Im Spiegel 26 ist ein Loch angebracht, durch das der Laser -Strahl
20 gelenkt wird, damit er vom Spiegel 25 auf das Holzstück 21 reflektiert wird.
Der Spiegel 25 ist so ausgebildet, daß er drehbar oder ablenkbar ist, so daß der
Lichtfleck 22 und das Bild 24 über das Holzstück 21 geführt werden können.
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Abhängig von der Intensität des von dem das Bild darstellenden Lichtflecks
24 wird ein Fehler angezeigt.
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Der Detektor 28 von Fig.3a kann zwar aus einem Signalaetektor bestehen,
der für die Intensität des Bildes 24 im Vergleich zu einem festen Schzrellex ert
empfindlich ist, doch könnte der Detektor 28 auch aus einer in Fig.4 dargestellten
;;nordnung bestehen. Diese Detektoranordnung besteht aus Detetoren D1, D2, D3, 1)4
und D5, die lichteitlpfindliche
Dioden oder Transistoren sein können,
Der Detektor D3 ist so angeordnet, daß er mit dem Bild des Lichtflecks zusammenfällt
und die Detektoren D1 undD2 sind im rechten Winkel zum Detektor D3 angeordnet, so
daß der Detektor D1 reflektiertes Licht empfängt, das längs der Maserung vom Lichtfleck
aus gewandert ist, während der Detektor D2 reflektiertes Licht empfängt, das vom
Lichtfleck aus quer zur Maserung gewandert ist oder umgekehrt. Die Detektoren D1
D2 und D3 werden jeweils mit reflektiertem Licht beleuchtet, das ein HeNe-Filter
30 durchlaufen hat,das auf die Laser-Wellenlänge abgestimmt ist. Diese Detektoren
sind somit im wesentlichm unempfindlich für das Umgebungslicht und für Licht aus
dem Lichtstrahler 29. Licht aus dem Lichtstrahler 29 wird jedoch von einem Bereich
31 reflektiert und einerseits durch einen halbverspiegelten Spiegel 32 zu einem
Rotfilter 33 und zum Detektor D4 und andrerseits über ein Blaufilter 34 zum Detektor
D5 gelenkt.
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Durch Vergleichen der Ausgangssignale der Detektoren D1 und D2 kann
ein Holzfehler festgestellt werden, und durch Überprüfen der Farbe des Fehlers,
d.h. der Farben blau oder rot, die abhängig von der relativen Amplitude der Ausgangssignale
der Detektoren D4 und D5 angezeigt wird, kann der Typ des Fehlers identifiziert
oder zur Erleichterung der anschliessenden Identifizierung zumindest klassifiziert
werden, wenn zu dem Fehler gehörige Daten beispielsweise durch Mustererkennungsverfahren
gesammelt worden sind, bei denen die Form und die Struktur des Fehlers bewertet
werden können.
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Eine Anordnung zur Holzklassifizierung unter Verwendung der in den
Figuren 3 und 4 dargestellten Vorrichtung kann so aufgebaut sein, wie in Fig.5 dargestellt
ist, wobei die Detektoren D1, D2 und D4, D5 Komparatoren 35 bzw. 36 speisen.
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Der Komparator 35 ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal abgibt,
wenn das Ausgangssignal des Detektors, der
für das längs der Maserung
wandernde Licht empfindlich ist, beispielsweise des Detektors D1, nicht wesantlich
größer als das Signal aus dem für das quer zur Maserung wandernde Licht empfindlichen
Detektor, beispielsweise den Detektor D2, ist. Signale aus den farbempfindlichen
Detektoren D4 und D5 werden im Komparator 36 verglichen; wenn das Blausignal größer
ist, wird Blaufäule oder eine andere Fäule angezeigt, und Signale aus dem Komparator
35 werden zur Leitung 37 durchgeschaltet, während dann, wenn das Rotsignal größer
ist, Signale aus dem Komparator 35 zur Leitung 38 durchgeschaltet werden, was anzeigt,
daß der festgestellte Fehler höchstwahrscheinlich ein Ast sein kann.Die Signale
werden in einer Datenverarbeitungsanordnung 38, die einen Speicher enthalten kann,
weiterverarbeitet, so daß das Ausmaß eines Fehlers und folglich seine Form und Struktur
festgestellt werden können. Die obigen Daten werden bewertet, und das Holz wird
dementsprechend klassifiziert.
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Die oben beschriebene Vorrichtung eignet sich besonders für die Feststellung
verschiedener Arten von Ästen; auch für die Feststellung von Blaufäule ist sie von
Nutzen.
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Blaufäule ist ein Pilzwachstum, das den Wert varallem wegen der Verunstaltung
beeinflußt, die es verursacht; es handelt sich dabei um ein Pilzwachstum, das sich
vom stärkehaltigen Inhalt von Grünholzzellen ernährt.
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Es greift den Inhalt der Zellen an und ersetzt einen Teil des Zelleninhalts
durch seine eigene Struktur.
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Auf die Holzoberfläche auftreffendes Licht, das in die Zellen eindringt,
wird von den Zellenwänden gefiltert, wobei der Hauptanteil des tatsächlich eindringenden,
sich längs der Zellen ausbreitenden und die Zellen verlassenden Lichts in einem
Infrarotband enthalten ist. Die Blaufäule, die die Zellen durchdringt, bewirkt eine
sehr starke Dämpfung des Lichts in diesem Band. Die
Dämpfung ist
so groß, daß die Durchlässigkeit längs einer Bläufäule-Zelle kleiner als die Ausbreitung
in Querrichtung normaler Zellen ist. Daher kann zur Feststellung von Blaufäule der
gleiche Schwellenwert verwendet werden.
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Durch Untersuchen der Signale, die mit Hilfe der Lichtdetektorvorrichtungen
in den oben im Zusammenhang mit der Zeichnung beschriebenen Anordnungen erzeugt
werden, ist es bei Verwendung von vergleichsweise einfachen Zeichenerkennungsvorrichtungen
möglich, zwischen Astholz und Blaufäule oder anderen Fehlern zu unterscheiden, da
jeder Fehler durch seine allgemeine Form und Struktur charakterisiert ist. Beispielsweise
befindet sich der Astholzfehler gewöhnlich in kleinen, genau definierten Bereichen,
während Blaufäule in Streifen und größeren unregelmäßigen Bereichen auftritt. Es
ist daher möglich, ziemlich einfach zwischen Astholz und Blaufäule zu unterscheiden,
wenn diese Fehler erst einmal als Fehler identifiziert worden sind.
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Zur erkennung dieserverschiedenen Fehler werden Signale aus den Lichtdetektoren
der mit einem Speicher ausgestatteten Datenverarbeitungsanordnung zugeführt, die
die Fehler im Holz analysiert, und eine Anzeige liefert, die einer zugehörigen bestimmten
Klassifizierungentspricht.
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Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene weitere Abwandlungen der
beschriebenen Vorrichtung möglich. Beispielsweise kann in der Anordnung nach den
Figuren 3a und 3b der Detektor D3, der mit dem Laser-Lichtfleck zusammenfällt und
ein direktes Bildsignal ergibt, mit dem indirekten Bild synchronisiert werden, das
zur Isolierung gewisser Astfehler und/oder anderer Fehler von Nutzen sein kann.
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Ein umfassendes System zur tiolzklassifizierung kann erzielt werden,
indem die hier beschriebene Vorrichtung mit den in den britischen Patentanmeldungen
Nr. 2473/74 und 2474/74 kombiniert wird.