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"Einrichtung zum Festellen bzw. Überwachen der Abmessung
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eines gegebenenfalls bewegten Gegenstandes'1
Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Feststellen bzw. Uberwachen der Abmessung
eines gegebenenfalls bewegten Gegenstandes, insbesondere des Durchmessers eines
Holzstammes, die eine optisch elektrische Meßvorrichtung umfaßt, der eine Auswerteeinheit
zugeordnet ist, die sowohl mit der Meßvorrichtung als auch mit einer Fingabevorrichtung
verbunden ist.
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Durch die OE-PS 298 o92 wurde bereits eine Einrichtung zum Feststellen
bzw. Überwachen der Länge oder Breite von Walzgut bekannt, die einen fotoelektrisch
arbeitenden, als Meßvorrichtung dienenden und über einen Rollgang angeordneten Tastkopf
aufweist, der die zu messende Abmessung zyklisch abtastet und die je Abtastung erhaltenen,
dieser Abmessung proportionalen Signale einer als Multiplikator ausgebildeten Auswerteinheit
zuführt, in der das Produkt aus diesem Signal und einem von der Eingabevorrichtung
abgegebenen, der fixen Distanz zwischen dem Tastkopf und. dem Rollgang proportionalen
Signal gebildet wird.
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Auf Grund der im Tastkopf angeordneten rotierenden Fotozelle zum Abtasten
der Abmessung des Gegenstandes bedarf diese Einrichtung eines großen konstruktiven
Aufwandes an Antrieb- und Führungsteilen, wodurch die gewünschte Genauigkeit der
Abmessung, die nicht zuletzt auch durch die Differenz aus dem Bogenmaß zum Sehnenmaß
einer entsprechenden Korrektur bedarf, in der Praxis in den meisten Fällen nicht
den gewünschten Anforderungen entspricht.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, die Nachteile der bekannten
Einrichtung zu vermeiden und die Genauigkeit der Meßwertermittlung zu erhöhen. Insbesondere
soll dadurch auch eine Einrichtung geschaffen werden, die gegen äußere Einflüsse,
wie Staub und dgl. äußerst robust ist und eine auch den Eichvorschriften der einzelnen
Behörden entsprechende Genauigkeit der Meßergebnisse beim Vermessen von Rundholz
mit unterschiedlichen Durchmessern gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Meßvorrichtung
aus zumindest einer Abtasteinrichtung, die mehrere auf einer Meßfläche angeordnete
strahlungsempfindliche Elemente aufweist, sowie einer, dieser Abtasteinrichtung
zur Erzeugung eines Schattenbildes des Gegenstandes auf der Meßfläche zugeordneten
Strahlungsquelle besteht, und daß die Eingabevorrichtung als Vorrichtung zur Feststellung
bzw. Messung der Distanz zwischen der Meßfläche bzw. den strahlungsempfindlichen
Elementen und dem Gegenstand ausgebildet ist.
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Es wurden zwar bereits durch die OE-PS 307 o69 und die DT-AS 1 149
915 Vorrichtungen zur berührungslosen Breiten-bzw. Längenmessung bekannt, die zum
Abtasten eines auf einer Meßfläche unter Zusammenwirken mit einer Lichtquelle erzeugten
Schattenbildes des Gegenstandes eine Fernsehkamera aufweisen. Dabei wird durch eine
Abtastung einer einzelnen Bildzeile ein dem Schattenbild proportionales Zeitintervall
ermittelt. Diese Einrichtungen bedürfen jedoch auf Grund der Umrechnung über die
Abtastgeschwindigkeit zum Feststellen der jeweiligen Abmessung eines hohen schaltungstechnischen
Aufwandes, wodurch in vielen Fällen die erforderliche Betriebssicherheit und Genauigkeit
nicht erreicht werden kann.
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Der erfindungsgemäßen Einrichtung lag daher die Erkenntnis zugrunde,
daß erst durch die Kombination einer optisch elektrischen Meßvorrichtung, die mehrere
auf einer Meßfläche angeordnete strahlungsempfindliche Elemente aufweist, auf die
unter Verwendung einer Strahlungsquelle ein Schattenbild des Gegenstandes projeziert
wird, mit einer Distanæmeßvorrichtung und der Auswerteeinheit die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung gelöst werden kann. Die Vorteile, die mittels der gemäß der Erfindung
ausgebildeten Einrichtung erreicht werden können, liegen nun darin, daß die Veränderungen
der Abmessungen der Schattenbilder auf Grund der Abstandsveränderungen des Gegenstandes
von der Meßfläche, wie sie z.B.
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bei der Messung von Durchmessern von Holzstämmen o.dgl. mit stark
unterschiedlichen Durchmessern auftreten, einwandfrei berücksichtigt werden ko'nen.
Dadurch wird die Genauigkeit
der erhaltenen Meßwerte wesentlich
gesteigert und es werden überdies Fehler, die durch eine Annäherung des gesamten
zu messenden Gegenstandes an die jeweilige Meßvorrichtung, wie z.B. beim Überwachen
von Walzgutteilen bzw. Stoffbahnen od.dgl., entstehen können, ebenfalls vermieden,
wodurch die Gesamtgenauigkeit der erhaltenen Meßwerte noch zusätzlich gesteigert
werden kann. Vor allem ist es dadurch auch möglich, die von den Eichbehörden vorgeschriebenen
engen Toleranzgrenzen zur Bestimmung der Abmessungen der Durchmesser bzw.
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Breiten und Höhen sowie Längen einzuhalten, so daß die Einrichtung
zur Volumsmessung eichfähig ist und als Grundlage für die Preisberechnungen u.dgl.
herangezogen werden kann.
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Ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen den strahlungsempfindlichen
Elementen und dem Gegenstand eine - gegebenenfalls mit einem motorischen Antrieb
zur Brennweitenverstellung ausgestattete - Linsenanordnung vorgesehen, so kann die
Schärfe des Schattenbildes dann jeweils auf unterschiedliche Durchschnittsentfernungen
eingestellt werden, um eine genaue Lichtschattengrenze für die exakte Ermittlung
der Abmessungen des Gegenstandes zu erhalten. Darüberhinaus kann durch die Wahl
der jeweiligen Brennweite der Linsenanordnung der Abbildungsmaßstab beeinflußt werden,
so daß auf Grund des VerhältnissesLänge des Meßbereiches im Bereich des zu messenden
Gegenstandes zu Anzahl der vorhandenen Fotozellen-bereits eine grundsätzliche Wahl
der erreichbaren Meßgenauigkeit vorgenommen werden kann, Die betragsmäßige Ermittlung
der Abmessungen in einem Längenmaßstab, z,Bs in Zentimeter oder Millimeter, wird
nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung dann wesentlich vereinfacht, wenn
die strahlungsempfindlichen Elemente auf der Meßfläche in einer quer zur Längsrichtung
oder in Richtung der zu messenden Abmessung des Gegenstandes verlaufenden Reihe
bzw. Zeile und in einem
vorherbestimmbaren Abstand voneinander
angeordnet sind.
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Überdies wird durch die Anordnung der Elemente in einem vorbestimmbaren
Abstand voneinander ein der tatsächlichen Abmessung direkt proportionales Signal
geliefert, wodurch-die Genauigkeit, die auch zusätzlich durch die Wahl des Abstandes
zwischen den Elementen entsprechend vorgewählt werden kann, wesentlich gesteigertlwird,
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist weiters vorgesehen, daß die strahlungsempfindlichen
Elemente senkrecht zur Meßfläche in einem voreinstellbaren Abstand von der Jeweils
zugeordneten Strahlungsquelle angeordnet sind und sich die zu messenden Gegenstände
zwischen diesen strahlungsempfindlichen Elementen und der Strahlungsquelle befinden.
Dadurch wird ein während des Meßvorganges gleichbleibendes Abbildungsverhältnis
des zu messenden Gegenstandes auf der Meßfläche erreicht, wodurch z.B. bei Verwendung
einer eine polarisierte Strahlung aussendenden Strahlungsquelle die Abbildung des
Schattenbildes und damit die Genauigkeit der Meßwertermittlung zusätzlich begünstigt
wird.
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Vorteilhaft ist es weiters, wenn die strahlungsempfindlichen Elemente
durch Fotodioden gebildet sind und diese Fotodioden sowie dte Strahlungsquellen
in der selben, vorzugsweise zur Längs- bzw. Bewegungsrichtung des Gegenstandes senkrechten,
Ebene angeordnet sind. Die von diesen Fotodioden aufgenommene Strahlung kann nämlich
direkt in eine äquivalente analoge Ausgangsspnnung umgewandelt werden, wobei in
diesem Zusammenhang die direkte Meßwertermittlung durch die Anordnung der Strahlungsquelle
und der Fotodioden in der selben Ebene noch weiter verbessert werden kann.
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Die Genauigkeit der Meßwertermittlung sowie der Anwendungsbereich
der Einrichtung wird weiters erhöht, wenn die Abtasteinrichtung durch eine Zeilenkamera
gebildet wird, die zur Abgabe eines der Anzahl der durch das
Schattenbild
beeinflußten strahlungsempfindlichen Elemente proportionalen elektrischen Ausgangssignales
ausgebildet ist. Abgesehen von der äußerst kompakten und robusten Bauweise einer
solchen Zeilenkamera kann auf Grund der großen Anzahl der zur Verfügung stehenden,
auf geringem Raum angeordneten Fotodioden (photo array) und der äußerst schnellen
Elektronik bzw. des Abtastvorganges (scanning) eine hohe Frequenz/der aufeinanderfolgenden
vorgänge erreicht werden. Überdies bewährt sich vor allem bei der Anwendung in Anlagen
zur Holzmessung auch die kompakte Bauweise besonders gut.
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Umfaßt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Meßvorrichtung
zwei Strahlungsquellen sowie zwei Abta-steinrichtungen, deren Meßflächen in zwei
Ebenen angeordnet sind, die einen fixen Winkel, insbesondere 900 einschließen, wobei
die strahlungsempfindlichen Elemente in einer voreinstellbaren Distanz von dem Schnittpunkt
der beiden Ebenen auf der Meßfläche befestigt sind, so ist es mit Vorteil möglich,
die Höhe und Breite eines Gegenstandes gleichzeitig festzustellen, aber insbesondere
eine um 90° versetzte Messung des Durchmessers von runden Gegenständen durchzuführen,
so daß, wie dies insbesondere bei der Messung von Durchmessern von Baumstämmen erforderlich
ist, die Grundlagen für eine einfache Mittelwertbildung geschaffen wird.
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Nach einer anderen Ausführung der Erfindung ist weiters vorgesehen,
die Distanzmeßvorrichtung in einer senkrecht zur Meßfläche verlaufenden Ebene und
in einem voreinstellbaren Abstand von den strahlungsempfindlichen Elementen anzuordnen.
Dadurch können die erhaltenen Meßwerte, die somit den tatsächlichen Abstandswerten
direkt proportional sind, unmittelbar zur Berechnung der tatsächlichen Abmessung
des Gegenstandes durch Mtiltiplika tion mit dem der Größe des Schattenbildes entsprechenden
Meßwert herangezogen werden.
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Die Distanzmeßvorrichtung kann dazu aus zumindest zwei in unterschiedlichem
Abstand von der Meßfläche angeordneten Lichtschrankenanordnungen, Ultraschall oder
Radaranordnungen od.dgl. oder aus einem die Abstandsveränderungen zwischen den strahlungsempfindlichen
Elementen und dem Gegenstand abtastenden elektro-mechanischen Wandler bestehen.
Je nach dem Anwendungsgebiet der Einrichtung können dadurch die jeweiligen Meßvorrichtungen
auf die Umgebungsbedindungen im Einsatzgebiet und auf die geforderte Genauigkeit
mit Vorteil angepaßt werden.
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Zur Vereinfachung der Ermittlung des tatsächlichen Betraaes der Abmessung
ist es weiters vorteilhaft, wenn ausschließlich und bzw. oder die Distanzmeßvorrichtung/zusätzlich
mit dem Antrieb zur motorischen Brennweitenverstellung der Linsenanordnung zusammengeschaltet
ist. Hierdurch kann mittels der Verstellung der Brennweite der Abbildungsmaßstab
des Schattenbildes auch bei wechselnder Entfernung des Gegenstandes von den lichtempfindlichen
Elementen und somit der Multiplikationsfaktor zur Ermittlung der tatsächlichen Abmessung
aus dem Schattenbild beibehalten werden.
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Als besonders vorteilhaft erweist es. sich bei Anordnung von zwei
Abtasteinrichtungen, wenn die Vorrichtung zur Messung der Distanz zwischen der Meßfläche
der einen Abtasteinrichtung und dem Gegenstand zum Erfassen der von dem Schattenbild
des Gegenstandes unbeeinflußten strahlungsempfindlichen Elemente der weiteren Abtasteinrichtung
ausgebildet ist. Dadurch, daß die strahlungsempfindlichen Elemente zur Ausübung
einer Doppelfunktion herangezogen werden, wird durch die Einsparung von Bauteilen
nicht nur eine Vereinfachung der Schaltung, sondern auch eine Erhöhung der Betriebssicherheit
und somit der Einsatzbereitschaft und Genauigkeit erreicht.
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Sind zwei Abtasteinrichtungen vorgesehen, und die strahlungsempfindlichen
Elemente
derselben in einer voreinstellbaren Distanz von dem Schnittpunkt der beiden Ebenen
der Meßflächen derselben befestigt, so ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, daß die Distanzmeßvorrichtung zum Erfassen der Anzahl der zwischen dem
Schattenbild und der Strahlungsquelle befindlichen unbeeinflußten strahlungsempfindlichen
Elemente ausgebildet ist, wodurch ein der-Anzahl der unbeeinflußten strahlungsempfindlichen
Elemente und somit dem Abstand zwischen Meßfläche und Gegenstand direkt proportionales
Signal gebildet wird.
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Nach der Erfindung ist auch vorgesehen, die Abmessung eines mittels
eines Förderers bewegten Gegenstandes in dessen Förderrichtung festzustellen, wobei
es sich als vorteilhaft erweist, wenn die Distanzmeßvorrichtung aus einem mit dem
Antrieb des Förderers verbundenen Wegmeßgeber, der mit einem durch das Auftreten
des Schattenbildes auf den strahlungsempfindlichen Elementen erregten Zähler und
zum synchronen Antrieb einer Speichervorrichtung mit deren Antrieb zusammengeschaltet
ist sowie einer entgegen der Förderrichtung im Abstand vor den strahlungsempfindlichen
Elementen der Abtasteinrichtung angeordneten, zur Abgabe eines das Stammende signalisierenden
Impulses an die Speichervorrichtung zum späteren Beenden des Zählvorganges des Zählers
ausgebildeten Fühleinrichtung besteht. Befindet sich in diesem Fall beidseits der
Meßvorrichtung je ein Förderer für den zu messenden Gegenstand, so kann auf einen
synchronen Antrieb der beiden verzichtet werden. Sollte nämlich die Bewegungsgeschwindigkeit
des Gegenstandes durch den zweiten Förderer verändert werden, hat dies auf das Meßergebnis
keinen Einfluß mehr, da die für die Messung maßgebenden Impulse bereits gesetzt
sind. Weiters kann die Distanzmeßvorrichtung aber auch durch einen von dem Wegmeßgeber
betätigten Zähler gebildet sein, dessen Zählbeginn und Zählende durch das Auftreten
bzw. Erlöschen des Schattenbildes auf den strahlungsempfindlichen Elementen ausgelöst
wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Einrichtung
ist vorgesehen, daß der Ausgang der 4\ 1 einrichtung bzw. Zeilenkamera am Eingang
eines die Anzahl der vom Schattenbild beeinflußten bzw. unbeeinflußten strahlungsempfindlichen
Elemente ermittelbaren Logikzählers der Auswerteeinheit anliegt, die zusätzlich
vorzugsweise zwei Zähler, die an getrennten Ausgängen des Logikzählers anliegen
und ein diesen nachgeschaltetes Rechenwerk aufweist, wobei gegebenenfalls zwischen
den Zählern und.dem Rechenwerk eine jedem Zähler zugeordnete Anzeigevorrichtung
für die Anzahl der beeinflußten bzw. unbeeinflußten strahlungsempfindlichen Elemente
vorgesehen ist. Sollen die erhaltenen Meßwerte zusätzlich zur Bildung bzw. Ermittlung
eines Flächen- oder Volumsausmaßes herangezogen werden, so ist es gemäß der Erfindung
auch möglich, daß der Logikzähler mit einem durch den Antrieb des Förderers für
den zu messenden Gegenstand synchron antreibbaren Wegmeßgeber gekuppelt ist und
der Ausgang des Rechenwerkes über Zwischenspeicher und ein weiteres Rechenwerk mit
einem Multiplizierglied verbunden ist, dessen zweiter Eingang am Wegmeßgeber anliegt.
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Des weiteren können nach der Erfindung die Ausgänge der Rechenwerke
der den beiden Zeilenkameras nachgeschalteten Auswerteeinheiten mit einem Mittelwertbildungsglied
zusammengeschaltet sein, das insbesondere unter Zwischenschaltung eines Minimal-
bzw. Maximalwertgliedes am zweiten Rechenwerk anliegt, wobei gegebenenfalls zwischen
dem ersten Rechenwerk und Mittelwertbildungsglied und dem Minimal- bzw Maximalwertglied
sowie dem weiteren Rechenwerk je eine Anzeige-und Speichervorrichtung angeordnet
ist. Diese Anordnung bewährt sich insbesondere bei der Messung von annähernd runden
Gegenständen, deren Querschnittsfläche jedoch nicht kreisförmig ist, da aus zwei
z,B.. um 900 versetzt ermittelten Meßergebnissen ein Mittelwert zur Ermittlung eines
durchschnittlichen Durchmessers errechnet werden kann.
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Zur weiteren Bearbeitung und Verarbeitung bzw. Speicherung der einzelnen
Daten ist es darüberhinaus vorteilhaft, wenn die den Zählern bzw. Rechenwerken oder
dem Multiplizierglied nachgeschalteten Speichervorri chtungen durch Lochstreifen,
Magnetband- oder Plattenspeicher, Schieberegister od.dgl. gebildet sind und der
Antrieb dieser Speicherelemente bei Messung von bewegten Gegenständen synchron zu
der Bewegung des zu messenden Gegenstandes angetrieben wird.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese an Hand der in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig,l eine schematische Seitenansicht einer Einrichtung
zum Messen des Durchmessers und der Länge eines mittels eines Förderers bewegten
Gegenstandes samt einem Blockschaltbild der zugehörigen Meßeinrichtung und Auswerteeinheit,
Fig.2 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform einer Einrichtung zum Ermitteln
des Durchmessers eines Gegenstandes unter Verwendung von Zeilenkameras und die Fig.3
eine Stirnansicht nach den Linien III-III in Fig.2.
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Die in Fig.1 dargestellte Einrichtung zum Messen des Durchmessers
umfaßt eine optisch elektrische Meßvorrichtung, an der ein Holz stamm 1 mittels
Förderern 2 und 3 vorbeibewegt wird und eine Auswerteeinheit 4.
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Die optisch elektrische Meßvorrichtung besteht ihrerseits aus einer
Abtasteinrichtung 5 und einer durch eine Leuchtstoffröhre 6 gebildeten Strahlungsquelle.
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Auf einer Meßfläche 7 der Abtasteinrichtung 5 sind mehrere strahlungsempfindliche
Elemente 8 in einer Reihe bzw. Zeile angeordnet. Des weiteren ist zur Ermittlung
der
Distanz zwischen der Meßfläche 7 bzw. den strahlungsempfindlichen Elementen 8 und
dem Holzstamm l eine Distanzmeßvorrichtung 9 in einer senkrecht zur Meßfläche verlaufenden
Ebene und in einem fixen Abstand Y von den strahlungsempfindlichen Elementen 8 angeordnet.
Der Abstand Y kann jedoch je nach der erforderlichen Größe des Meßbereiches und
der gewünschten Auflösung oder Meßgenauigkeit vor jeder Meßserie eingestellt bzw.
auf die jeweils zu messenden Objekte angepaßt werden. Die Distanzmeßvorrichtung
9 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem die Lage des Holzstammes
1 in Bezug zu den strahlungsempfindlichen Elementen 8 abtastenden elektromechanischen
Wandler lo. Zur Längenmessssg des Holz stammes 1 ist eine der Umlenkrollen der Fördereinrichtung
2 mit einem Wegmeßgeber 11 verbunden, der synchron zu dem vom Holzstamm 1 zurückgelegten
Weg entsprechende Impulse oder Signale analoger oder binärer Art abgibt. Des weiteren
ist entgegen der Förderrichtung der Förderer 2,3 - Pfeil F - im Abstand X vor den
strahlungsempfindlichen Elementen 8 eine durch eine Lichtschrankenanordnung gebildete
Fühleinrichtung 12 angeordnet.
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Zur Ermittlung des Durchmessers umfaßt nun die Auswerteeinheit 4 ein
Multiplizierglied 13, das einerseits mit den strahlungsempfindlichen Elementen 8
und andererseits mit dem Ausgang des elektromechanischen Wandlers lo zuw sammengeschaltet
ist. Dem Ausgang dieses Multipliziergliedes 13 ist eine ziffernmäßige Anzeigevorrichtung
14 nachgeordnet, auf der der Betrag des jeweiligen Durchmessermeßwertes in cm oder
dm odndgl. abgelesen werden kann. Die Auswerteeinheit 4 umfaßt weiters eine Zählvorrichtung
15, die synchron zur Vorwärtsbewegung des durch einen Kettenzug, ein Förderband
oder einen Rollengang gebildeten Förderers 2 angetrieben und zur Abgabe von Impulsen
bei Zurücklegen einer gewissen Förderstrecke des Holz stammes 1 bzw. des Förderers
oder der Fördereinrichtung
2 ausgebildet ist. Ein Auslöseeingang
der Zählvorrichtung 15 ist überdies mit den strahlungsempfindlichen Elementen 8
und ein Unterbrechungseingang derselben mit einer Speichervorrichtung 16 zusammengeschaltet.
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Der Antrieb der Speichervorrichtung 16, die beispielsweise aus einer
Magnetbandanordnung 17 besteht, erfolgt ebenfalls über die Signale vom Wegmeßgeber
11 synchron zur Fortbewegung des Förderers 2.
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Der Meßvorgang läuft nun folgendermaßen ab: Tritt der Stammanfang
A in die zwischen der Leuchtstoffröhre 6 und der Reihe von strahlungsempfindlichen
Elementen 8 aufgebaute Nichtebene ein, so wird auf der Meßfläche 7 der Abtasteinrichtung
5 ein dem Holz stamm l proportionales Schattenbild erzeugt, wodurch ein Teil der
strahlungsempfindlichen Elemente 8 abgedeckt wird. Die Beeinflussung der strahlungsempfindlichen
Elemente 8 bewirkt ein Auslösen des Zählvorganges der Zählvorrichtung 15 und überdies
in zeitlich festgelegten Intervallen oder bestimmten Bereichen des Holzstammes und
bzw.
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oder auch kontinuierlich eine Anzeige des jeweils festgestellten Durchmessers
des Holzstammes 1 auf der Anzeigevorrichtung 14. In Abhängigkeit von den vom Wegmeßgeber
11 kommenden Impulse wird die Zählvorrichtung 15 jeweils nach Zurücklegen einer
vorbestimmten Weggröße des Holzstammes 1, z.B. 1 cm oder dm od.dgl., weitergeschaltet.
Die jeweilige Entfernung des Holzstammes 1 von den strahlungsempfindlichen Elementen
8 wird dabei während des Meßvorganges durch den Wandler lo festgestellt bzw. überwacht.
Hat sich der Holzstamm 1 nun so weit vorwärtsbewegt, daß die Lichtstrahlen einer
der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellten, der oder den gegenüber
vonFkotozellen 12' angeordneten Strahlungsquelle auf diesenFotozellen 12' der Fühleinrichtung
12 auftreffen, wiri mittels eines Eingabegliedes 18 auf das Magnetband der Speichervorrichtung
16 ein Impuls gesetzt. Durch den synchronen Antrieb der Speichervorrichtung
16
proportional zu der Vorwärtsbewegung des Förderers- 2 wird nach dem Zurücklegen
der fixen Distanz X zwischen der Fühleinrichtung 12 und der Lichtebene zwischen
Leuchtstoffröhre 6 und strBiungsempEindlichen Elementen 8 und dem Eingabeglied 18
sowie-einer Ablesevorrichtung 19 der Speichervorrichtung 16 von dieser Ablesevorrichtung
19 ein Impuls abgegeben, der den Zählvorgang der Zählvorrichtung 15 beendet. Ist,
wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, die Anordnung der Fühleinrichtung 12 so
getroffen, daß bei deren Ansprechen der Holz stamm 1 noch nicht auf der zweiten
Fördereinrichtung 3 aufliegt, so kann auf einen synchronen Antrieb der beiden Fördereinrichtungen
verzichtet werden, da das "Stammende" des Holz stammes 1 unabhängig von dessen tatsächlicher
Fortbewegung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Speichervorrichtung 16
"vorwärtsbewegt" wird und die Zählvorrichtung 15 zur Feststellung der Länge zum
vorgespeicherten richtigen Zeitpunkt unabhängig von der Lage des Stammendes abgestellt
wird. Der Ausgang der Zähleinrichtung 15 kann selbstverständlich ebenso wie der
Anzeigeausgang des Multipliziergliedes 13 mit jeweils einer weiteren Speichervorrichtung,
z.B. einem Lochstreifen oder Magnetband oder Plattenspeicher zur Registrierung der
jeweils festgestellten Werte verbunden sein. Uberdies kann, wie durch eine strichlierte
Leitungsverbindung angedeutet, auch das Multiplizierglied mit dem Wegmeßgeber 11
verbunden sein, so daß die jeweiligen Durchmesserwerte, die sich aus der Anzahl
der abgedeckten strahlungsempfindlichen Elemente 8 und dem Abstand des Holzstammes
1 von denselben ergeben, für bestimmte Bereiche des Holzstammes, wie Zopf-, Mittel-
oder Stockdurchmesser, ermittelt werden können.
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Weiters ist in diesem Au sführungsbei spiel auch noch angedeutet,
daß der Ausgang des elektromechanischen Wandlers ho, wenn die Abtasteinrichtung
5 mit einer Linsenanordnung 20 versehen ist, auch mit einem motorischen
Antrieb
21 zur Brennweitenverstellung verbunden seii kann. In diesem Fall wird dann das,
den durch das Schattenbild abgedeckten strahlungsempfindlichen Elementen 8 proportionale,
Signal direkt auf der Anzeigevorrichtung 14 unter Umgehung des Multipliziergliedes
13, angezeigt.
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Bei der in den Fig.2 und 3 dargestellten weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfaßt die Meßvorrichtung zwei Abtasteinrichtungen 5,5', die durch
Zeilenkameras 22,22' gebildet sind. Jede dieser Zeilenkameras umfaßt eine Meßfläche
23, 23', auf der die durch Fotodioden 24 gebildeten strahlungsempfindlichen Elemente
8 in einer quer zur Längsrichtung des zu messenden Holz stammes 1 verlaufenden Reihe
bzw. Zeile angeordnet sind. Die beiden Meßflächen 23,23' sind dabei in zwei Ebenen
E,E' angeordnet, die zueinander einen Winkel von 900 einschliessen. überdies sind
die Fotodioden 24 in einer voreinstellbaren Distanz von dem Schnittpunkt S der beiden
Ebenen auf der Meßfläche befestigt. Zur schärferen Abgrenzung des durch den Holz
stamm 1 hervorgerufenen Schattenbildes sind die Zeilenkameras 22,22' überdies mit
schematisch angedeuteten Linsenanordnungen 25,25' versehen. Um nun die strahlungsempfindlichen
Elemente 8 gleichzeitig zur Ermittlung des Durchmessers des Holzstammes 1 und dessen
Abstand von den beiden Zeilenkameras 22,22' zu verwenden, sind die Fotodioden 24
in einem Abstand H,durch dessen Veränderung der Meßbereich und das Auflösungsvermögen
der Einrichtung, d.h. das Verhältnis der Anzahl der Fotodioden zur Größe des Meßbereiches
auf unterschiedliche Genauigkeitsstufen eingestellt werden kann, von den durch Leuchtstroffröhren
26,26' gebildeten Strahlungsquellen angeordnet, wobei sich der zu messende Gegenstand
zwischen den Fotodioden 24 und diesen Leuchtstoffröhren 26,26' befindet. Die jeder
Zeilenkamera 22,22' zugeordnete DistanzzeßvorrichZ tung 9,9' umfaßt im dargestellten
Ausführungsbeispiel je
einen Zähler 27,27', der am Ausgang eines
der jeweiligen Auswerteeinheit 4,4' angeordneten Logikzählers 28,28' anliegt und
eine Anzahl der von dem Schattenbild unbeeinflußten Fotodioden 24 proportionales
Signal registriert.
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Ein der ebenfalls durch die Logikzähler 28,28' festgestellten Anzahl
der durch das Schattenbild beeinfluBten Fotodioden 24 entsprechendes elektrisches
Ausgangssignal wird weiteren Zählern 29,29' und diesen nachgeschalteten Rechenwerken
30,30' zugeführt, die auch mit den Zählern 27,27' in Vebindung stehen. Die Ausgänge.
dieser zum Multiplizieren zweier Werte ausgebildeten Rechenwerke 30,30' sind weiters
über Zwischenspeicher und weitere Rechenwerke 31,31' mit Multipliziergliedern 32,32'
verbunden, deren zweiter Eingang an einen durch die Fördereinrichtung 33 oder dessen
Antrieb angetriebenen Wegimpulsgeber 34 anliegt.
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Weiters ist es, wie an Hand der weiters dargestellten Auswerteinheit
9a zu ersehen ist, fakultativ möglich, die Ausgänge der Rechenwerke 30,30' an: ein
Mittelwertbildungsglied 35 anzulegen, das unter Zwischenschaltung eines Minimal-
bzw. Maximalwertgliedes 36 an ein weiteres Rechenwerk 37 angeschlossen ist, wobei
zwischen den Rechenwerken 30,30' und dem Mittelwertbildungsglied 35 je eine Anzeige-
und gegebenenfalls Speichervorrichtung 38 und dem Minimal- bzw. Maximalwertglied
36 sowie dem weiteren Rechenwerk 37 je eine Anzeige- und gegebenenfalls Speichervorrichtung
39 angeordnet ist.
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Vorrichtung nach der Die Funktion dieser/oben geschilderten Ausführungsform
ist nun derart, daß durch die Logikzähler 28,28' die Anzahl der durch das Schattenbild
beeinflußten und von diesem unbeeinflußten Fotodioden 24 jeder Zeilenkamera 22,
22' festgestellt und den Zählern 27,27t bzw. 29,29' zugeführt wird, deren Ausgangssignal
auf Grund des Abstandes a zwischen den einzelnen Fotodioden 24 der tatsächlichen
Abmessung D des Holzstammes 1 sowie den Abständen
D H-h-D2 direkt
proportional ist. Aus der Summe der beiden so gewonnenen Signale wird daher in den
Rechenwerken 30, 30' unter Berücksichtigung der wechselnden Abstandsverhältnisse
zwischen dem Holz stamm 1 und den Fotodioden 24 der Durchmesser desselben exakt
ermittelt. über die Zwischenspeicher gelangen diese Meßwerte dann in die Rechenwerke
31,31', in welchen unter Bezugnahme auf die jeweilige Länge des Holz stammes 1 der
mittlere Durchmesser ermittelt und in den Multipliziergliedern 32,32' mit der tatsächlichen
Länge des Stammes multipliziert wird.
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Das daraus erhaltene Volumen wird den Anzeige- und Speichervorrichtungen
zugeführt.
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Wie weiters angedeutet, ist es beim Vermessen von Holzstämmen vorteilhaft,
aus zwei um 9o° versetzten Messungen einen Durchmessernittelwert zu bilden. Hierzu
werden die Werte aus den Rechenwerken 3o,3o' dem Mittelwertbildungsglied 35 zugeführt
und erst dann im Rechenwerk 37 das Volumen des Holzstammes ermittelt. Das Minimal-
bzw.
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Maximalwertglied 36 vor dem Rechenwerk 37 dient dazu, um bei Stämmen
mit für die Verarbeitung zu geringen bzw.
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für die Meßanlage zu großen Durchmessern ein Warnsignal für die Bedienungsperson
abzugeben.
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In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, daß die Feststellung bzw.
Ermittlung der jeweiligen Durchmesser- bzw.
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Breiten- oder Höhenabmessungen unter Bezugnahme auf die VorwärtsbewCrung
des zu messenden Gegenstandes gesteuert wird. Um beispielsweise den Zopf-, Mittel-
oder Stockdurchmesser exakt ermitteln zu können, kann es auch vorteilhaft sein,
die einzelnen Abmessungen über die gesamte Länge des zu messenden Gegenstandes zu
speichern, um am Ende des Meßvorganges aus den gespeicherten Werten im Zusammenhang
mit den festgestellten Längenabmessungen die gewünschten Meßwerte zu ermitteln.
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Des weiteren ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Anordnung
derart zu treffen, daß eine Meßvorrichtung
auf jeder Seite des
zu messenden Gegenstandes angeordnet wird, deren einander gegenüberliegende Meßflächen
sich in zwei zueinander parallelen Ebenen befinden. Die Meßvorrichtungen sind in
Förderrichtung des Gegenstandes geringfügig voneinander distanziert und jeder derselben
ist eine Strahlungsquelle zugeordnet, die sich jeweils auf der anderen Seite des
zu messenden Gegenstandes befindet. Da die jeweilige Meßvorrichtung und Strahlungsquelle
sich in einer jeweils eigenen quer zur Förderrichtung verlaufenden Ebene befinden,
sind daher auch die beiden Meßebenen in Förderrichtung voneinander distanziert.
Die Meßflächen der beiden Meßvorrichtungen werden dabei in einem fixen vorwahlbaren
Abstand von einer gedachten Mittellinie - die meist dem Mittel des Förderers entspricht
bzw. dessen Mittellängsachse - angeordnet. Weicht der zu messende Gegenstand nun
während des Transportes von der gedachten Mittellinie ab, so wird das Schattenbild
auf der Meßfläche, der sich der Gegenstand nähert, größer bzw. von der er sich entfernt
kleiner. Aus dem Verhältnis der beiden Schattenbildgrößen kann auf Grund des fixen
Abstandes der beiden Meßflächen von der gedachten Mittelachse die Entfernung des
Stammes von jeder der Meßflächen ermittelt und dadurch auch die exakte Abmessung
desselben festgestellt werden. Vorteilhaft ist hierbei, daß bei dieser Anordnung
der Meßvorrichtungen die erfindungsgemäße Einrichtung an jeder beliebigen Stelle
einer Fördervorrichtung angeordnet werden kann, da keine Bandunterbrechung (Meßspalt)
erforderlich ist.
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Weiters wird noch darauf verwiesen, daß obwohl in den beiden Ausfuhrungsbeispielen
nur das Feststellen der Abmessungen von Holzstämmen beschrieben wurde, die Erfindung
keineswegs darauf beschränkt ist, sondern selbstverständlich auch die Abmessungen
von Rohren, stangenförmigen Materialien sowie Barren, Blöcken aber auch Stoff- od.
Papierbahnen damit festgestellt werden können. Bei Teilen mit Eigenstrahl ung wie
Walzteilen od, stark erhitztten Bauteilen kann gegebenenfalls auch auf die Strahlungsquelle
verzichtet werden.